[發(fā)明專利]用于熔煉鈦合金的增強(qiáng)型耐火坩堝

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910127779.2
• 申請(qǐng)日: 2009-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101839643A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B·P·布萊;M·F·X·吉格利奧蒂;T·J·凱利;M·拉曼;S·魯特科夫斯基;M·J·韋默;S·森達(dá)拉姆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F27B14/10
• 分類號(hào): F27B14/10;C22C1/02;C22C14/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 曾祥夌;曹若

互相參考相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)要求2007年4月30號(hào)提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)60/914935的優(yōu)先權(quán)，其通過(guò)參考全文包含這里。

技術(shù)領(lǐng)域

這里說(shuō)明的實(shí)施例大體上涉及適合用于熔煉鈦合金的增強(qiáng)坩堝。更加具體地，這里的實(shí)施例一般說(shuō)明適合用于熔煉例如鈦的鋁化物等的高活性鈦合金的增強(qiáng)型耐火坩堝。

背景技術(shù)

渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)師不斷地尋找用于減少發(fā)動(dòng)機(jī)重量并且獲得更高的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的性能提高的新材料。鈦合金以及特別地鋁化鈦(TiAl)基合金，具有有前途的例如室溫延展性和韌性等的低溫機(jī)械性能以及高的中溫強(qiáng)度和抗蠕變的組合。由于這些原因，TiAl基合金具有取代目前用于制造大量渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的鎳基超合金的潛力。

真空感應(yīng)熔煉是一個(gè)經(jīng)常用于制造例如翼型件(airfoil)等渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的方法，并且一般涉及在由非導(dǎo)電的耐火合金氧化物制成的坩堝中加熱金屬直到坩堝中的金屬爐料熔煉為液態(tài)形式。當(dāng)熔煉例如鈦或鈦合金等高活性金屬時(shí)，典型地使用采用冷壁或石墨坩堝的真空感應(yīng)熔煉。這是因?yàn)閺奶沾邵釄迦蹮捄丸T造能夠在坩堝上引入明顯的熱應(yīng)力，其會(huì)導(dǎo)致坩堝開(kāi)裂。這種開(kāi)裂能夠減少坩堝的壽命并且在鑄造的部件內(nèi)引入夾雜物。

此外，由于在熔煉發(fā)生需要的溫度下的合金中元素的活性，當(dāng)熔煉例如TiAl等高活性合金時(shí)可能出現(xiàn)困難。如前所述，盡管大多數(shù)真空感應(yīng)熔煉系統(tǒng)使用耐火合金氧化物用于感應(yīng)熔爐中的坩堝，例如TiAl等的合金具有如此高的活性以至于它們能夠侵蝕坩堝中存在的耐火合金并且污染鈦合金。例如，典型地避開(kāi)陶瓷坩堝因?yàn)楦呋钚訲iAl合金能夠損壞坩堝并且鈦合金既受到氧也受到來(lái)自氧化物的耐火合金污染。類似地，如果使用石墨坩堝，鈦的鋁化物能夠從坩堝溶解大量的碳進(jìn)入鈦合金，因此導(dǎo)致污染。這種污染導(dǎo)致鈦合金機(jī)械性能的損失。

另外，盡管冷坩堝熔煉能夠提供用于前述的高活性合金加工的冶金優(yōu)點(diǎn)，它也具有許多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)局限性，包括低過(guò)熱、由于凝殼(skull)的形成以及高功率要求的產(chǎn)量損失。這些局限性能夠限制商業(yè)可行性。

因此，仍然存在對(duì)用于熔煉高活性合金的增強(qiáng)坩堝的需求，其更能夠抵抗在鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力并且不太可能污染合金。

發(fā)明內(nèi)容

這里的實(shí)施例一般涉及用于熔煉鈦合金的增強(qiáng)坩堝，其包括：包括至少一層表面涂層的表面涂覆部分；包括至少一層背襯層的背襯；以及至少一種應(yīng)用于表面涂層、背襯層或其組合中一個(gè)或一個(gè)以上的至少一部分的增強(qiáng)單元，其中增強(qiáng)單元包括至少一種從由陶瓷成分、金屬成分以及其組合組成的組中選擇的成分。

這里的實(shí)施例一般也涉及用于熔煉鈦合金的增強(qiáng)坩堝，其包括：包括至少一層表面涂層的表面涂覆部分；包括至少一層背襯層的背襯；應(yīng)用于表面涂層或背襯層至少其中之一的灰泥層；以及至少一種應(yīng)用于至少表面涂層、背襯層、灰泥層或其組合中任一個(gè)或一個(gè)以上的至少一部分的增強(qiáng)單元，其中增強(qiáng)單元包括至少一種從由連續(xù)纖維、帶、網(wǎng)狀物、短纖維以及其組合組成的組中選擇的結(jié)構(gòu)。

這里的實(shí)施例一般涉及用于熔煉鈦合金的增強(qiáng)坩堝，其包括：至少基底區(qū)；過(guò)渡區(qū)；下部區(qū)；以及多個(gè)增強(qiáng)單元結(jié)構(gòu)，其從由連續(xù)纖維(continuous?fibre)、帶、網(wǎng)狀物、短纖維(chopped?fibre)以及其組合組成的組中選擇，其中繞基底區(qū)和過(guò)渡區(qū)的至少一部分設(shè)置網(wǎng)狀物增強(qiáng)單元結(jié)構(gòu)，并且繞下部區(qū)的至少一部分設(shè)置連續(xù)纖維增強(qiáng)單元結(jié)構(gòu)。

這些和其他特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)從下列公開(kāi)中對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得明顯可見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

盡管說(shuō)明書以權(quán)利要求結(jié)束特別地指出并且清楚地要求本發(fā)明的權(quán)利，認(rèn)為從下列與附圖結(jié)合的說(shuō)明將更好地理解這里闡述的實(shí)施例，其中相同的參考號(hào)標(biāo)識(shí)相同的單元。

圖1是根據(jù)這里的說(shuō)明的一個(gè)坩堝的實(shí)施例的示意遠(yuǎn)視圖；

圖2是根據(jù)這里的說(shuō)明的一個(gè)模型的實(shí)施例的示意遠(yuǎn)視圖；

圖3是根據(jù)這里的說(shuō)明的一個(gè)坩堝鑄模的實(shí)施例的橫截面示意圖；

圖4是圖3的坩堝鑄模的橫截面的一部分的示意近視圖；

圖5是根據(jù)這里的說(shuō)明的一個(gè)帶有置于相鄰取向的增強(qiáng)單元的坩堝鑄模的實(shí)施例的從高處看的正視圖(elevated?front?view)；

圖6是根據(jù)這里的說(shuō)明的一個(gè)帶有各自應(yīng)用于坩堝鑄模的不同層的兩個(gè)增強(qiáng)單元的坩堝鑄模的實(shí)施例的從高處看正視圖；

圖7是根據(jù)這里的說(shuō)明的一個(gè)帶有置于堆疊取向的增強(qiáng)單元的坩堝鑄模的實(shí)施例的從高處看正視圖；以及

圖8是根據(jù)這里的說(shuō)明的一個(gè)在去除模型并且應(yīng)用表涂層后的坩堝鑄模的實(shí)施例的橫截面示意圖。

具體實(shí)施方式