[發明專利]一種鈮硅金屬間化合物鑄錠的真空鑄造方法

有效

• 申請號: 201611268096.5
• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN106734998B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 徐甄真;張建勛;李增輝;李耀鵬
• 申請（專利權）人: 西安交通大學青島研究院;青島翰興知識產權運營管理有限公司
• 主分類號: B22D7/06
• 分類號: B22D7/06;B22D27/04;C22C27/02;C22C1/02
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本發明公開了一種鈮硅金屬間化合物的真空鑄造方法，包括模具，模具底部設有水冷銅盤，水冷銅盤內有循環冷卻水通道，使熔體形成一個自下而上的縱向溫度梯度，模具第一邊和第二邊一側設有水霧冷噴頭，第三邊和第四邊的拐角連接處設有電阻加熱體，使熔體形成一個從一側到另一側的橫向溫度梯度，以上的縱向溫度梯度和橫向溫度形成一個斜向溫度梯度，使固液界面從第一邊和第二邊連接處的底部向第三邊和第四邊連接處的頂部推進，最后凝固部位位于第三邊和第四邊連接處附近，將縮孔縮松集中于此。

技術領域

本發明屬于材料加工技術領域，尤其是涉及一種鈮硅金屬間化合物鑄錠錠的真空鑄造方法。

背景技術

NbSi合金，又稱NbSi化合物基超高溫合金，是由基體金屬鈮同合金元素硅及其他合金元素組成的合金，其具有良好的室溫斷裂韌性、高溫強度、高溫蠕變強度和抗高溫氧化能力，同時具有高熔點和適中的密度等優點，因而有望成為應用于1350℃以上的超高溫結構材料，正在成為當代航空航天工業、民用工業等領域的優秀候選結構材料之一，特別是在航空發動機葉片領域具有廣闊的應用前景。3D打印，或稱增材制造作為近年來興起的一種快速成型工藝，采用逐層鋪粉，激光或電子束融化成型的方式，實現了精密部件的精加工成型，并且避免了鑄造過程出現的縮孔縮松等缺陷，成為一種新興的材料加工手段。

目前3D打印所用的粉料，一般通過熔煉后真空澆注成鑄錠，隨后二次熔煉并采用霧化法制粉的方式獲得，而在真空熔煉和澆注過程中，通常是在真空感應熔煉爐中熔煉保溫后澆注到模具中，由于模具預熱后需要經歷放入感應爐、抽真空、熔煉、澆注等過程，溫度會下降，同時合金錠中央容易出現縮孔，宏觀偏析等問題，造成鑄錠利用率下降，并且在后續切割過程中，縮孔內很容易附著污物，且難以清除，因而尋找一種減少鑄錠縮孔且避免與模具反應的鑄造方法具有重要的意義。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種鈮硅金屬間化合物的真空鑄造方法。

本發明完整的技術方案包括：

一種鈮硅金屬間化合物的真空鑄造方法，包括如下步驟，將感應熔煉爐關閉，密封抽真空，采用感應加熱方法進行加熱熔化金屬，完全熔化后保持20-40℃過熱度保溫5-10min后澆注，金屬熔體流入模具；

所述的模具高度為50-60cm，模具橫截面為矩形，尺寸為25cm*25cm，包括依次連接的第一邊、第二邊、第三邊和第四邊，模具底部設有水冷銅盤，水冷銅盤內有循環冷卻水通道，第一邊和第二邊一側設有水霧冷噴頭，第一邊和第二邊連接處為圓角過渡，第三邊和第四邊的拐角連接處設有電阻加熱體；

金屬熔體澆入模具后，模具底部的水冷銅盤在底部對模具進行冷卻，冷卻水量為5L/min，使熔體形成一個自下而上的縱向溫度梯度，水霧冷噴頭對模具的第一邊和第二邊進行冷卻，噴霧壓力為0.02-0.05Mpa，電阻加熱體對第三邊和第四邊的拐角連接處加熱，電阻加熱溫度為1000-1200℃，使熔體形成一個從一側到另一側的橫向溫度梯度，

凝固結束后，脫模取出，切除第三邊和第四邊邊緣處的部分，得到合金鑄錠。

本發明相對于現有技術的優點在于：

現有技術中鑄錠的生產一般采用圓柱形鑄錠，部分采用通過底部冷卻的方式使其凝固，上述方式帶來的問題是最后凝固部位位于鑄錠中心，形成沿鑄錠軸線的縮孔縮松，上述縮孔縮松在后續加工過程帶來非常大的麻煩，需要沿軸線切割，然后切除縮孔部分，本發明通過設計方形鑄錠，采用底部和兩側邊冷卻，另外兩側邊保溫的方式，形成斜向的溫度梯度，最后凝固部位集中在兩側邊的邊緣處，避免了中心處的縮孔，在后續加工中只需要完成一次切割即可，提高了鑄錠利用率和生產效率，同時針對鈮硅金屬間化合物在高溫下容易吸氧的問題，選擇較低的過熱度，同時降低冷卻冷卻水量和水霧壓力，增加保溫部位的溫度，避免過快冷卻，使固液界面平滑推進。

附圖說明

圖1為本發明所用鑄造模具正視圖。