[發(fā)明專利]一種改善TiAl合金鑄件表面性能的氧化物陶瓷型殼制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210420890.2
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102873273A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖樹龍;徐麗娟;田竟;賈燚;陳玉勇
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22C1/00;B22C1/18;B22C3/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 金永煥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氧化物陶瓷型殼的制備方法。

背景技術(shù)

TiAl合金由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，被看成是一種具有很大潛力的新型高溫結(jié)構(gòu)材料，在航空航天及汽車等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如燃?xì)廨啓C(jī)葉片、發(fā)動機(jī)排氣閥、壓縮機(jī)葉輪、發(fā)動機(jī)機(jī)匣、擴(kuò)壓器以及燃?xì)鉁u輪蓋板等。但是，TiAl合金在實(shí)際應(yīng)用中仍存在很多難以解決的問題，例如其部件在大多數(shù)工作狀態(tài)下，有高溫高速氣流通過，高溫下受強(qiáng)烈的氧化。因此，TiAl合金在高溫下的抗氧化的好壞是決定工作部件壽命的關(guān)鍵因素之一。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者采用多種方法對提高TiAl合金抗氧化性進(jìn)行了研究，并且已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。最先被考慮的研究方法是從材料的本質(zhì)出發(fā)，對TiAl合金進(jìn)行成分設(shè)計，實(shí)現(xiàn)整體合金化，并通過各種成形方法制備出TiAl合金零部件，然后采用熱等靜壓、熱處理等手段來提高TiAl合金零部件整體性能，包括抗氧化性。另外一些方法就是對制備出的TiAl合金零部件進(jìn)行表面處理，具體的方法有沉積與涂層，表面合金化處理，激光表面改性等。因此，我們考慮將這兩類方法相結(jié)合，在合金成分已經(jīng)確定下來的情況下，在零部件的制備過程中即對零部件表面進(jìn)行處理，得到性能優(yōu)良的TiAl合金表面，增強(qiáng)其表面抗氧化性，從而也為其他表面處理方法提供比基體合金更適合的表面。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決TiAl合金高溫表面抗氧化性不足的缺點(diǎn)，而提供了一種改善TiAl合金鑄件表面性能的氧化物陶瓷型殼制備方法。

本發(fā)明的一種改善TiAl合金鑄件表面性能的氧化物陶瓷型殼制備方法按以下步驟進(jìn)行：

一：面層涂料的配制：在100～300r/min的攪拌速度下，向粘結(jié)劑中加入消泡劑和潤濕劑，然后按照氧化物粉料的質(zhì)量與粘結(jié)劑的體積比為(2.0～3.8)g∶1mL向粘結(jié)劑中加入氧化物粉料，邊加邊攪拌，混合后制備成涂料，然后在100～200r/min的攪拌速度下，按涂料中氧化物粉料與添加材料質(zhì)量比為(0.1～20)∶100向涂料中加入添加材料，攪拌均勻后靜置，即完成面層涂料的配制；其中，所述粘結(jié)劑為鋯溶膠，所述消泡劑為正辛醇，所述潤濕劑為脂肪醇聚氧乙烯醚JFC，所述消泡劑與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(0.01～0.5)∶100，所述潤濕劑與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(0.01～0.5)∶100，所述氧化物粉料為氧化鋯或者氧化釔，粒度為270～320目，所述添加材料為單質(zhì)、氧化物或化合物中的一種或幾種的組合，其中，所述單質(zhì)為硅、鈮、鉻、鉬、鎢、釔和鋯中的一種，所述氧化物為硅氧化物、鈮氧化物、鉻氧化物、鉬氧化物、鎢氧化物、釔氧化物和鋯氧化物中的一種，所述化合物為含鈮化合物、鉻化合物、鉬化合物、鎢化合物、釔化合物和鋯化合物中的一種；

二、面層型殼的制備：在100～200r/min的攪拌速度下將步驟一中配制的面層涂料攪拌1～4h后，調(diào)節(jié)面層涂料的粘度至90s，然后將蠟?zāi)＝氲矫鎸油苛现校瑢⑾災(zāi)拿鎸油苛现刑崞穑瑢⒍趸喩熬鶆虻厝鲈谙災(zāi)１砻妫跐穸?0～70％、恒溫18～30℃的環(huán)境下進(jìn)行干燥8～24小時，即完成了面層型殼的制備；

三、臨面層型殼的制備：在100～200r/min的攪拌速度下將步驟一中配制的面層涂料攪拌1～4h后，調(diào)節(jié)面層涂料的粘度至80s，將步驟二中制備的面層型殼浸入到面層涂料中，然后將面層型殼從面層涂料中提起，將氧化鋯砂均勻地撒在面層型殼上，然后在濕度30～70％、恒溫18～30℃的環(huán)境下進(jìn)行干燥8～24小時，即完成了臨面層型殼的制備；

四、背層型殼的制備：按粉液比為(2～3.5)g∶1mL將莫來石粉末和硅溶膠進(jìn)行混合配制出背層涂料，調(diào)節(jié)背層涂料的粘度，然后將步驟三中制備的臨面層型殼浸入到背層涂料中，將臨面層型殼從背層涂料中提起，將莫來石砂均勻地撒在蠟?zāi)１砻妫缓笤跐穸?0～70％、恒溫18～30℃的環(huán)境下進(jìn)行干燥8～24小時，即完成了背層型殼的制備；

五、型殼的脫蠟與焙燒：對步驟四中干燥完全的背層型殼進(jìn)行蒸汽脫蠟，將完成脫蠟的型殼進(jìn)行焙燒，隨爐冷卻后得到制備好的型殼即完成了改善TiAl合金鑄件表面性能的氧化物陶瓷型殼的制備。

發(fā)明效果：