[發(fā)明專利]一種Ti55鑄造高溫鈦合金的控溫凝固方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710177329.9
• 申請(qǐng)日: 2017-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN106984795B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寇宏超;黃婷婷;孫智剛;王軍;唐斌;李金山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D27/04
• 分類號(hào): B22D27/04;B22D21/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

一種Ti55鑄造高溫鈦合金的控溫凝固方法，在真空中將模殼溫度加熱到600～950℃恒溫1～2小時(shí)，再進(jìn)行澆注，凝固過程中控制金屬液體冷卻速度，在500～900℃保溫15～60min，再隨爐冷卻，從而達(dá)到消除鑄造過程中裂紋的目的，并且獲得的鑄件表面光潔度更好，提高了鈦合金鑄件的充型性和組織致密性，有效消除鑄造過程中的開裂變形的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈦合金鑄造領(lǐng)域，涉及高溫鈦合金鑄造熔融凝固的方法，具體為一種Ti55鑄造高溫鈦合金的控溫凝固方法。

背景技術(shù)

鈦及鈦合金由于具有密度低、比強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在航空、航天、海洋運(yùn)輸、化工冶金、醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。高溫鈦合金是為提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比而開發(fā)的，包括以固溶強(qiáng)化為主要強(qiáng)化方式的傳統(tǒng)高溫鈦合金和以有序強(qiáng)化為主的Ti-Al系金屬間化合物，本文中提到的高溫鈦合金為近α鈦合金，服役溫度為560℃～650℃。鈦合金成型方法除了切削加工外，還有鑄造和鍛造，鈦合金鍛件成本較高、且生產(chǎn)周期長(zhǎng)，相比之下，鈦合金精密鑄造技術(shù)具有成本低、周期短、一次性近凈成形等優(yōu)點(diǎn)，但是鈦及鈦合金在鑄造過程中極易形成縮松、縮孔、微裂紋等缺陷，由于殘余應(yīng)力大，有的鑄件甚至?xí)霈F(xiàn)貫穿性裂紋。較小的縮松、縮孔可以通過熱等靜壓消除，然而，一些較大的鑄造缺陷，熱等靜壓也無(wú)法解決，對(duì)于一些形狀不規(guī)則的零件，極易出現(xiàn)鑄造裂紋和變形等問題，從而導(dǎo)致鑄件報(bào)廢，成品率低，極大地增加了鑄造成本。

張勇弢、張潤(rùn)華等人發(fā)明了一種鈦及鈦合金離心鑄造整體澆注的方法(專利號(hào)CN104209487)，解決了現(xiàn)有的鈦及鈦合金離心鑄造過程中存在的由于組爐方式、整體澆注方法不合理使得鈦合金零件缺陷多以及成品率低的問題，但對(duì)于鑄造過程中裂紋等問題關(guān)注較少。

哈爾濱實(shí)鈦新材料科技發(fā)展有限公司發(fā)明了一種鈦合金及鈦鋁合金的低成本精密鑄造方法(專利號(hào)CN102294436)，解決了現(xiàn)有的采用電熔氧化鋁、硅溶膠降低鈦合金和鈦鋁合金熔模精密鑄造成本的方法，并解決了鑄件表面及內(nèi)部質(zhì)量差的技術(shù)問題。

姜敏、魯雄剛等人發(fā)明了一種用于鈦及鈦合金精密鑄造的型殼及其制備方法(CN102990006)，由于鋯酸鋇陶瓷型殼與鈦及鈦合金反應(yīng)程度小，鑄件表面形成的粘污層厚度小，鑄件表面光潔度高，缺點(diǎn)是關(guān)于鑄造應(yīng)力方面略欠考慮。

綜上可以看出，目前關(guān)于減少鈦合金鑄造成本和鈦合金鑄造后縮松、縮孔、表面質(zhì)量等問題的研究較多，但是通過控制凝固路徑消除殘余應(yīng)力、鑄件裂紋的專利和報(bào)道較少。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的鈦合金鑄造后縮松、縮孔和表觀質(zhì)量差的不足，本發(fā)明提出了一種Ti55鑄造高溫鈦合金的控溫凝固方法。

本發(fā)明的具體過程是：

步驟1，涂掛模具。

涂掛時(shí)在模具的面層、過渡層、背層、封嚴(yán)層分別涂掛2層、2層、3層、1層；面料涂掛材料為純氧化釔。

步驟2，脫蠟、焙燒。

將涂掛后的模具置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行脫蠟處理，得到模殼；通過高溫箱式爐對(duì)得到的模殼進(jìn)行焙燒，得到純氧化釔模殼。

所述脫蠟處理時(shí)，將電熱鼓風(fēng)干燥箱升溫至150℃；將涂掛模具放入該電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)保溫2h；保溫結(jié)束后該電熱鼓風(fēng)干燥箱繼續(xù)升溫至170℃保溫2h，完成模具的脫臘。

所述焙燒時(shí)，將所述高溫箱式爐升溫至350℃；將所述模殼放入該高溫箱式爐內(nèi)保溫1h；保溫結(jié)束后，該高溫箱式爐繼續(xù)升溫至600℃并保溫0.5h；保溫結(jié)束后，該高溫箱式爐繼續(xù)升溫至970℃并保溫2h，完成對(duì)該模殼的焙燒，得到純氧化釔模殼。

步驟3，熔煉；將小塊的Ti55合金鑄錠裝入底部鋪有海綿鈦的坩堝內(nèi)。在10^－3Pa的真空環(huán)境下對(duì)所述小塊鑄錠進(jìn)行熔煉，使小塊鑄錠熔化，得到Ti55合金鑄錠的熔液。