[發明專利]一種用氧化鋯系鑄鈦包埋料測定TiAl合金充填性能的方法

無效

• 申請號: 201410065445.8
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103823036A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 陳子勇;吳麗娟;柴麗華;宮子琪;相志磊
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N33/20
• 分類號: G01N33/20
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明涉及一種測定合金充填性能的方法，尤其涉及一種用氧化鋯系鑄鈦包埋料測定TiAl合金充填性能的方法，屬于TiAl合金性能技術領域。

背景技術

TiAl基合金具有低密度，高比強度和比彈性模量，良好的抗氧化和蠕變性能以及優異的抗疲勞性能等優點，有望用于噴氣發動機的葉片和渦輪等航空航天、汽車工業的耐高溫部件以及超高速飛行器的翼、殼體等，被認為是最有應用潛力的新一代輕質耐高溫結構材料。尤其是高鈮TiAl合金，由于高溫下強度高、抗氧化性能好，使用溫度可提高到850℃以上，已經成為新型超強金屬間化合物的重要發展方向之一。

然而由于TiAl基合金熔體本身粘度大、流動性差，且在高溫條件下容易和其他物質發生化學反應，導致TiAl基合金熔體的鑄造性能較差，從而在實際工業生產中成品率低、成本較高，難以實現規?；瘧?。

鑄造性能是獲得優質鑄件的重要保證，并直接影響到合金的應用范圍。充填性能即合金液充填鑄型的能力，是合金最重要的鑄造性能之一。在其他工藝條件相同情況下，合金的充填性能越好，越有利于獲得沒有氣孔與夾雜，且形狀完整、輪廓清晰的合金鑄件。目前，關于測定TiAl合金充填性能的方法尚未見報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有的技術缺陷，提供一種用氧化鋯系鑄鈦包埋料測定TiAl合金充填性能的方法。該方法工藝簡單、成本低廉，能準確的測定不同成分TiAl合金的充填性能。因而有利于改善并優化TiAl合金的綜合性能。

本發明通過以下技術方案實現上述目的：

截取8×8網格蠟網，蠟網尺寸長寬厚為22.8mm×22.8mm×0.8mm，兩網格間隙寬度為0.8mm，共計64個網格，144條邊；蠟網兩相鄰外邊緣粘結直徑2mm的蠟線條，相鄰兩蠟線條的交叉點與直徑為5mm、長10mm的主澆道蠟線條相連；采用包埋料對上述組合好的蠟型進行包埋，制備型殼；將待測的40g?TiAl合金鈕扣錠在重力澆注鑄鈦機上進行澆注，澆注后將型殼敲碎并清理鑄件，統計鑄件充填邊數并計算充填率。

所述的包埋料采用粉末狀氧化鋯系鑄鈦包埋料，選用常規的牙科氧化鋯系鑄鈦包埋料均可，其主要成分為氧化鋯(ZrO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)和氧化鎂(MgO)。

采用上述粉末狀氧化鋯系鑄鈦包埋料制備型殼工藝包括下述步驟：

（1）、將水與粉末狀氧化鋯系鑄鈦包埋料按照水粉質量比0.19～0.21：1的比例混合；

（2）、手工攪拌15s，然后真空機械攪拌在一直抽真空下攪拌90s，再手工攪拌10～15s后，立即包埋蠟型結構；

（3）、固化后脫模，在空氣中放置2小時后焙燒。

采用上述氧化鋯系鑄鈦包埋料型殼的制備工藝方法，所述的型殼焙燒工藝如下：型殼進爐后，升溫至200℃時保溫30分鐘；繼續升溫至400℃時保溫30分鐘；再繼續升溫至950℃時保溫60分鐘，然后關爐降至常溫（200℃以下）后取出。

所述的重力澆注鑄鈦機澆注工藝參數為熔煉電流500A，熔煉時間45s，型殼預熱溫度200℃。

所述的充填率計算公式為：

其中每一條充型完整的邊計為1，不完整的邊根據其充填長度占整條邊長度的比例取數值，充填的總邊數為完整和不完整對應的數值總和，其中蠟線條也在計算范圍之內。

本發明中網狀式樣蠟型容易制作，可根據尺寸標準統一化，包埋料型殼制備快速省時，計數方法簡單可觀。整個過程工藝簡單、成本低、效率高，可準確的測定不同成分TiAl合金的充填性能，為優化TiAl合金的鑄造性能并在鑄造成型時獲得優質完整鑄件提供有益參考。

附圖說明

圖1為實施例中的8×8網格蠟網粘結蠟線條組合成蠟型后的幾何尺寸圖；

圖2為實施例中的澆注后Ti-46Al-8Nb合金鑄件的充填效果圖片。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步說明，單本發明并不限于以下實施例。

本實施方式中，利用這種用氧化鋯系鑄鈦包埋料測定TiAl合金充填性能的方法，對比研究了B、Y、Mn和Er這四種微合金元素對Ti-46Al-8Nb合金充填性能的影響。