[發明專利]一種電磁冷坩堝復合陶瓷鑄型的定向凝固方法

有效

• 申請號: 201811366759.6
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109226667B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 丁宏升;張海龍;黃海濤;王強;陳瑞潤;郭景杰;傅恒志
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22C3/00
• 分類號: B22C3/00;B22C7/02;B22D27/02;B22D27/04
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 劉坤

1.一種電磁冷坩堝復合陶瓷鑄型的定向凝固方法，其特征在于所述方法步驟如下：

步驟一、制備陶瓷鑄型：

(1)模具制備：根據定向凝固構件形狀制備內腔與定向凝固構件形狀一致的鋁模具，利用該模具澆注蠟模；

(2)溶膠配制：將釔溶膠與粒徑為260～325目的Y₂O₃細粉以質量比1:1.5混合在一起，攪拌至成為白色均勻溶膠停止；

(3)面層制備：采用機械和人工法將一層溶膠、一層面層Y₂O₃粉均勻涂在蠟模外表面，在溫度20～25℃，濕度60～80％的條件下進行干燥，晾干后重復涂溶膠、Y₂O₃粉、干燥和晾干步驟10次；

(4)背層添加：面層穩定干燥后，采用機械和人工法將一層溶膠、一層粒徑為40～80目的背層Y₂O₃粗粉均勻涂在面層外表面，在溫度20～25℃，濕度30～60％的條件下進行干燥，晾干并重復涂溶膠、Y₂O₃粗粉、干燥和晾干步驟5次；

(5)脫蠟：將步驟(4)所得模型置于350～400℃溫度下保溫至模型殼體內蠟模全部消失；

(6)燒結：脫蠟后模型以固定升溫速率20℃/min升至800℃后保溫1h，再升至1200℃并保溫1h，最后升至1600℃保溫3h的燒結工藝進行燒結，冷卻后獲得陶瓷鑄型；

步驟二、定向凝固：

合金母錠切割后固定放置于步驟一制備的鑄型內，將合金母錠和鑄型放入電磁冷坩堝腔體內，鑄型的下端浸入液態金屬Ga-In冷卻液中；將定向凝固裝置抽真空后返充氬氣；對電磁冷坩堝內的合金母錠進行電磁感應加熱，使合金母錠熔化后保溫2min；在1900～2100K溫度下以0.6～1.2mm/min的速度向下抽拉鑄型，當抽拉距離達到長度要求時，停止抽拉和加熱，降溫后即得定向凝固合金構件。

2.根據權利要求1所述一種電磁冷坩堝復合陶瓷鑄型的定向凝固方法，其特征在于步驟一(3)所述面層Y₂O₃粉的粒徑為60～100目。

3.根據權利要求2所述一種電磁冷坩堝復合陶瓷鑄型的定向凝固方法，其特征在于步驟二所述合金母錠為Ti-Al-Cr-Nb系TiAl基合金、高Nb-TiAl基合金或鈦基合金。

4.根據權利要求3所述一種電磁冷坩堝復合陶瓷鑄型的定向凝固方法，其特征在于步驟二所述定向凝固裝置抽真空的真空度為0.05～1Pa，返充氬氣氣壓為300Pa。