[發明專利]一種大型復雜腔道鈦合金鑄件精密成形方法

在審

• 申請號: 202010150224.6
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN113351844A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 趙軍;史昆;劉時兵;劉鴻羽;王彥鵬;寧兆生;倪嘉;金磊
• 申請（專利權）人: 沈陽鑄造研究所有限公司
• 主分類號: B22D13/00
• 分類號: B22D13/00;B22D13/10
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

1.一種大型復雜腔道鈦合金鑄件精密成形方法，其特征在于，該方法采用精鑄復合涂殼型芯和石墨鑄型制備大型復雜腔道鈦合金鑄件，復合涂殼型芯和石墨鑄型除氣后組裝成鑄型，將自耗電極放入真空自耗電極凝殼爐中熔煉，并采用鈦合金離心澆鑄工藝向鑄型內澆鑄鈦合金液，離心后得到型復雜腔道鈦合金鑄件。

2.根據權利要求1所述的大型復雜腔道鈦合金鑄件精密成形方法，其特征在于，所述精鑄復合涂殼型芯具體步驟如下：

(1)將面層耐火粉料加入到面層粘結劑中混勻攪拌1～3小時，制備成面層涂料；把該涂料涂掛在蠟模上，撒面層砂，干燥時間為8～12小時，溫度為18～22℃，濕度為45～55％；重復上述操作2～3次形成面層型殼；

(2)將背層粉料加入到背層粘結劑中混勻，撒背層砂，干燥時間為8～12小時，溫度為18～22℃，濕度為35～50％；重復上述操作4～6次形成加固層型殼；

(3)將上述涂掛完成的型殼進行脫蠟；

(4)將步驟(3)得到的型殼放入箱式電阻爐中焙燒、冷卻室溫出爐得到復合涂殼型芯。

3.根據權利要求2所述的大型復雜腔道鈦合金鑄件精密成形方法，其特征在于，面層耐火粉料與面層粘結劑的質量比為2～3.5：1；所述背層粉料與背層粘結劑的質量比為2～3：1。

4.根據權利要求2所述的大型復雜腔道鈦合金鑄件精密成形方法，其特征在于，所述面層耐火粉料為40μm～80μm粒徑的Y₂O₃和40μm～80μm粒徑的ZrO₂混合物，其中，ZrO₂粉30～50wt％、余量為Y₂O₃粉；所述背層粉料為40μm～80μm粒度的Al₂O₃粉和40μm～80μm粒度ZrO₂的混合物，其中Al₂O₃粉質量分數為80～90％wt％，余量為ZrO₂。

5.根據權利要求2所述的大型復雜腔道鈦合金鑄件精密成形方法，其特征在于，所述面層粘結劑為納米氧化鋁分散液，分散液濃度為8％～12wt％；所述背層粘結劑為濃度15％～20wt％硅溶膠粘溶液。

6.根據權利要求2所述的大型復雜腔道鈦合金鑄件精密成形方法，其特征在于，所述面層砂為粒徑80μm～150μm的ZrO₂砂；所述背層砂為粒徑80μm～150μm的Al₂O₃砂。

7.根據權利要求2所述的大型復雜腔道鈦合金鑄件精密成形方法，其特征在于，所述脫蠟采用紅外脫蠟工藝，加熱型殼溫度為300～350℃。

8.根據權利要求2所述的大型復雜腔道鈦合金鑄件精密成形方法，其特征在于，所述步驟(4)培燒條件：將型殼加熱到600℃，保溫2～3h，然后將型芯繼續加熱至950～1100℃，保溫3～4h。

9.根據權利要求1所述的大型復雜腔道鈦合金鑄件精密成形方法，其特征在于，所述除氣工藝具體為：石墨鑄型放入真空除氣爐中，加熱至850℃～900℃，保溫3h，隨爐冷卻至室溫；精鑄復合涂殼型芯放入箱式電阻爐中，加熱至350℃～400℃，保溫2h～3h，隨爐冷卻至100℃～150℃。

10.根據權利要求1所述的大型復雜腔道鈦合金鑄件精密成形方法，其特征在于，所述熔煉具體為：自耗電極采用Ti-6Al-4VELI合金錠制成，并將自耗電極放入真空自耗電極凝殼爐中，自耗電極與坩堝內壁的間隙為30-100mm，啟動真空泵，抽至真空度≤10^-1Pa后，進行熔煉，電壓38—40V，電流12000—18000A；冷卻水壓0.5MPa，坩堝進口水溫19℃，坩堝出口水溫38℃；

所述澆鑄具體為：采用鈦合金離心澆鑄工藝向鑄型內澆鑄鈦合金液，離心轉速為300轉/分。