[發明專利]一種鈦合金熔模鑄造用纖維增強薄壁型殼的制備方法

無效

• 申請號: 201210068618.2
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN102527937A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 孔凡濤;趙而團;陳玉勇;肖樹龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及鈦合金熔模鑄造用型殼的制備方法。

背景技術

高溫鈦合金由于比強度高、耐腐蝕、耐熱等良好的綜合性能和結構效益高而被廣泛用于航空領域，多用于制造航空發動機中要求強度高與耐熱性好的重要零部件和飛機機體結構件。目前，國內外研究的高溫鈦合金大都是變形高溫鈦合金，他們一般通過鑄錠、鍛坯、板材的形式得到應用。目前使用的600℃及更高溫度的高溫鈦合金多為Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系，并在此基礎上進行多元素的添加(如稀土)，成份更加多元化，多元素的加入使合金的流動性變差，利用熔模鑄造法制備時，鑄造難度更大，對熔模鑄造技術的要求更高。普通工藝制備的型殼一般為7層，如果采用普通工藝制備的型殼澆注高溫鈦合金，易產生澆不足，憋氣，氣孔等缺陷。如果減少普通型殼層數，雖然型殼的透氣性得到提高，但是型殼的強度會降低，澆注的過程中容易破裂，特別是在離心澆注過程中更容易破裂，導致合金熔體流出。為了提高型殼的強度，如申請號為201010272783.0的中國專利，在型殼制備過程中填加纖維材料，但是將纖維直接添加在漿料中，這將會大大提高漿料的粘度，使型殼的涂層加厚，型殼的透氣性變差。纖維在漿料攪拌的過程中還容易發生團聚，分布不均勻，操作難度較大，而且制備后的型殼性能不穩定。

發明內容

本發明是要解決現有的利用纖維提高型殼強度的方法型殼的涂層厚，透氣性差及操作難度大的技術問題，而提供一種鈦合金熔模鑄造用纖維增強薄壁型殼的制備方法。

本發明的一種鈦合金熔模鑄造用纖維增強薄壁型殼的制備方法按以下步驟進行：

一、耐火纖維預處理：將耐火纖維先放入乙醇中，然后放在超聲波清洗器中清洗15～30分鐘，然后再放入濃度為0.5～5mol/L的硫酸溶液或鹽酸溶液中浸泡5～60分鐘，再用水洗、干燥，完成耐火纖維的預處理；其中耐火纖維為玻璃纖維、陶瓷纖維或莫來石纖維，耐火纖維的直徑為5～30μm，長度為1～15mm；

二、型殼面層制備：按耐火粉料與粘結劑的質量比為(1.8～2.8)∶1將耐火粉料加入到粘結劑中，攪拌均勻，得到面層漿料；將蠟模浸入到面層漿料中掛涂，提出后，撒砂、干燥，得到面層型殼；

三、型殼過渡層制備：將步驟一處理過的耐火纖維按質量百分含量為0.5％～5％加入到粘結劑中，攪拌均勻，得到過渡層預濕劑；按耐火粉料與粘結劑的質量比為(1.5～1.8)∶1將耐火粉料加入到粘結劑中，攪拌均勻，得到過渡層漿料；將經步驟二制備的面層型殼先浸入過渡層預濕劑中保持3～30s，然后提出型殼，放置10～60min后，再浸入過渡層漿料掛涂漿料，提出后，撒砂、干燥，得到過渡層型殼；

四、型殼背層制備：將步驟一處理過的耐火纖維按質量百分含量為0.5％～10％加入到粘結劑中，攪拌均勻，得到背層預濕劑；按耐火粉料與粘結劑的質量比為(1.2～1.6)：1將耐火粉料加入到粘結劑中，攪拌均勻，得到背層漿料；將步驟三得到的過渡層型殼先浸入背層預濕劑中保持3～30s，然后提出型殼，放置10～60min后，再浸入背層漿料中掛涂漿料，提出后，撒砂、干燥，完成一層背層的制備，重復該步驟中在背層預濕劑中浸漬、放置、在背層漿料中掛涂、撒砂和干燥操作1～3次，得到背層型殼；

五、型殼封漿層制備：將步驟一處理過的耐火纖維按質量百分含量為0.5％～10％加入到粘結劑中，攪拌均勻，得到封漿層預濕劑；按耐火粉料與粘結劑的質量比為(1～1.3)∶1將耐火粉料加入到粘結劑中，攪拌均勻，得到封漿層漿料；將經步驟四得到的背層型殼先浸入封漿層預濕劑中保持3～30s，然后提出型殼，放置10～60min后，再浸入封漿層漿料中掛涂漿料，提出后，干燥，完成型殼封漿層的制備；

六、燒結：將經步驟五制備的完成封漿層制備的型殼，脫蠟后，在溫度為900～1200℃的高溫爐中焙燒30～90min，得到鈦合金熔模鑄造用纖維增強薄壁型殼。

本發明的鈦合金熔模鑄造用纖維增強薄壁型殼，首先對纖維進行預處理，使纖維與漿料間的結合面更加牢固，在制備背層時，將耐火纖維加入到預濕劑中，耐火纖維易于分散，可均勻掛在型殼表面，制備時耐火纖維與背層漿料交替掛涂，利于提高型殼強度，提高型殼的透氣性，可使型殼減薄，而且纖維添加預濕劑中，對漿料沒有影響，掛涂操作簡單易行。