一种钛锆合金铸件及其精密铸造成型方法技术

本发明专利技术属于钛锆合金精密铸造技术领域，具体涉及一种钛锆合金铸件及其精密铸造成型方法，该方法依次包括以下步骤：蜡模制备、型壳制备、脱蜡焙烧、熔炼浇注以及后处理；其中，所述型壳制备包括以下步骤：面层型壳制备：对蜡模表面涂挂面层浆料，对所述蜡模进行面层淋砂，干燥后，形成面层型壳；所述面层浆料中含氧化钇粉料；背层型壳制备：对所述面层型壳表面涂挂背层浆料，对所述面层型壳进行背层淋砂并干燥；多次重复上述背层型壳制备步骤，形成背层型壳；所述熔炼浇注包括以下步骤：利用经脱蜡焙烧背层型壳得到的铸件型壳在真空下进行离心浇注或重力浇注。上述方法实现了钛锆基合金的近净成型，降低零件的加工成本，减少金属材料损耗。料损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种钛锆合金铸件及其精密铸造成型方法


[0001]本专利技术属于钛锆合金精密铸造
，具体涉及一种钛锆合金铸件及其精密铸造成型方法。

技术介绍

[0002]钛锆及钛锆铌系合金系属于含能固溶体合金，未来可广泛应用于航天、兵器、核电及医疗等领域。
[0003]钛锆合金目前以锻造和粉末成型方式生产零部件为主，尚未有精密铸造成型的报道。主要原因为钛锆合金液态粘度大，流动性差，成型困难；金属液活性高反应剧烈。而传统锻造+轧制的生产工艺，过程复杂，周期长，制备成本高，难以实现复杂结构件的一次成型，依赖后续机加工及焊接才能完成。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种钛锆合金铸件及其精密铸造成型方法，以解决现有技术中通过锻造和轧制生产钛锆合金铸件的加工过程复杂的问题。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种钛锆合金铸件的精密铸造成型方法，该方法依次包括以下步骤：蜡模制备、型壳制备、脱蜡焙烧、熔炼浇注以及后处理；其中，所述型壳制备包括以下步骤：
[0006]面层型壳制备：将粘接剂、溶剂和粉料混合制备得到面层浆料，将面层浆料涂挂于蜡模表面，对所得蜡模进行面层淋砂，干燥后，形成面层型壳；所述粘接剂为硅溶胶、钇溶胶或醋酸锆，所述溶剂为钨酸氨，所述粉料为钨粉或钨的化合物以及氧化钇粉料；
[0007]背层型壳制备：将粘接剂与耐火材料混合制备得到背层浆料，将背层浆料涂挂于蜡模面层型壳表面，对所得的蜡模进行背层淋砂并干燥；多次重复上述背层型壳制备步骤，形成背层型壳；
[0008]所述熔炼浇注包括以下步骤：
[0009]利用经脱蜡焙烧背层型壳得到的铸件型壳在真空下进行离心浇注或重力浇注。
[0010]本专利技术提供的钛锆合金铸件的精密铸造成型方法还可具有以下附加技术特征：
[0011]在专利技术的一个具体实施方式中，所述面层型壳制备中，将粘接剂、溶剂和粉料混合制备得到面层浆料包括：
[0012]在硅溶胶、钇溶胶或醋酸锆中加入钨酸氨并混合均匀得到混合液；
[0013]将钨粉或钨的化合物以及氧化钇粉料加入到所得的混合液中，搅拌混合1
‑
4h，得到粘度为40～80s的面层浆料。
[0014]在专利技术的一个具体实施方式中，所述钨酸氨在所述混合液中的重量比为1％～5％；
[0015]所述钨粉或钨的化合物以及氧化钇粉料的粒度为200～325目；
[0016]所述混合液与粉料的重量比为(2～5.5)：1；
也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
[0032]尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
[0033]本专利技术提供的钛锆合金铸件的精密铸造成型方法主要用于钛锆合金成分重量百分比范围为Ti30～50％，Zr50～70％的钛锆合金铸件加工。
[0034]具体的，本专利技术提供的钛锆合金铸件的精密铸造成型方法包括以下步骤：
[0035]步骤100：蜡模制备
[0036]选用石蜡、聚苯乙烯或光敏树脂为材料，并通过激光快速成型技术制备得到蜡模。
[0037]步骤200：型壳制备
[0038]面层型壳制备
[0039]选用硅溶胶、钇溶胶或醋酸锆作为型壳面层制备的粘接剂；选用钨酸氨作为溶剂；在粘接剂中加入重量比为1
‑
5％的钨酸氨溶剂并混合均匀得到混合液；
[0040]面层料浆制备：将混合液倒入氧化钇粉体中，所述氧化钇粉体为200～325目，粉液重量比为(2～5.5):1，并加入2％～12％比例的钨粉或钨的化合物，进行搅拌混合，时间为1～4小时，料浆粘度控制在40～80秒；
[0041]面层涂挂工序：将面层料浆涂挂到所述蜡模上，然后喷洒氧化钇或氧化锆砂，粒度为40～120目，工作环境为18℃～28℃，料浆温度为12～24℃，相对湿度40～90％，撒砂后进行干燥处理，时间为12～48小时；
[0042]背层型壳制备
[0043]选用莫来石或铝矾土作为背层耐火材料，选用硅溶胶或硅酸乙酯作为背层液状粘接剂；
[0044]背层料浆制备：将背层耐火材料和液状粘接剂的混合物搅拌均匀，所述背层耐火材料为160～220目，粉液比1.5～3.5:1，粘度6～18秒；
[0045]背层涂挂工序：分多次将背层料浆涂挂到型壳领面层上，每次涂挂后喷洒耐火材料、目数10～120目，然后进行干燥处理，干燥时间为12～72小时、温度为18～28℃、相对湿度为40～75％；
[0046]重复上述背层型壳制备步骤6～13次，且最后一次的背层型壳制备中，涂挂后不再喷洒耐火材料，而是直接进行干燥步骤。
[0047]脱蜡焙烧采用电阻炉或蒸汽釜进行型壳脱蜡；型壳脱蜡后，对型壳进行高温焙烧，焙烧温度为1000
±
100℃，并且保温2～6小时，在台车电阻炉或连续隧道炉中进行高温焙烧。
[0048]熔炼浇注
[0049]对铸件型壳进行预热处理，预热温度为200～500℃，预热时间为1～4h；
[0050]将预热后的铸件型壳放入真空自耗凝壳炉或真空感应水冷铜坩埚炉中并抽真空至10Pa以下；
[0051]对铸件型壳进行离心浇注或重力浇注，离心浇注的转速为100～300r/min。
[0052]后处理
[0053]后处理包括清壳、吹砂、切割浇冒、热等静压、打磨、补焊、热处理步骤，所述热等静压工艺的温度为800℃～980℃，压力为100～140MPa，时间为2～6h。
[0054]为进一步说明上述钛锆合金铸件的精密铸造成型方法，本专利技术还提供了以下实施例。
[0055]实施例1
[0056]1、蜡模制备
[0057]使用激光快速成型方法制备壳体典型件蜡模，壳体直径为80mm，壁厚范围为2～20mm。对蜡模进行修补、组模、清洗等处理。工作环境温度控制在22℃，相对湿度控制在60％。
[0058]2、型壳面层和领面层制备
[0059]面层制备：将醋酸锆粘接剂倒入325目的氧化钇耐火粉料中，粉液比为2.5:1，搅拌时间为2h，粘度为45秒。将其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛锆合金铸件的精密铸造成型方法，其特征在于，依次包括以下步骤：蜡模制备、型壳制备、脱蜡焙烧、熔炼浇注以及后处理；其中，所述型壳制备包括以下步骤：面层型壳制备：将粘接剂、溶剂和粉料混合制备得到面层浆料，将面层浆料涂挂于蜡模表面，对所得蜡模进行面层淋砂，干燥后，形成面层型壳；所述粘接剂为硅溶胶、钇溶胶或醋酸锆，所述溶剂为钨酸氨，所述粉料为钨粉或钨的化合物以及氧化钇粉料；背层型壳制备：将粘接剂与耐火材料混合制备得到背层浆料，将背层浆料涂挂于蜡模面层型壳表面，对所得的蜡模进行背层淋砂并干燥；多次重复上述背层型壳制备步骤，形成背层型壳；所述熔炼浇注包括以下步骤：利用经脱蜡焙烧背层型壳得到的铸件型壳在真空下进行离心浇注或重力浇注。2.根据权利要求1所述的钛锆合金铸件的精密铸造成型方法，其特征在于，所述面层型壳制备中，将粘接剂、溶剂和粉料混合制备得到面层浆料包括：在硅溶胶、钇溶胶或醋酸锆中加入钨酸氨并混合均匀得到混合液；将钨粉或钨的化合物以及氧化钇粉料加入到所得的混合液中，搅拌混合1
‑
4h，得到粘度为40～80s的面层浆料。3.根据权利要求2所述的钛锆合金铸件的精密铸造成型方法，其特征在于，所述钨酸氨在所述混合液中的重量比为1％～5％；所述钨粉或钨的化合物以及氧化钇粉料的粒度为200～325目；所述混合液与粉料的重量比为(2～5.5)：1；所述钨粉或钨的化合物在所述面层浆料中的重量比为2％～12％。4.根据权利要求2所述的钛锆合金铸件的精密铸造成型方法，其特征在于，所述面层型壳制备中，对所得蜡模进行面层淋砂具体为：采用粒度为40～120目的氧化钇或氧化锆在相对湿度为40～90％、相对温度为18℃～28℃的环境中淋砂，淋砂后干燥12～48h。5.根据权利要求2所述的钛锆合金铸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，纪志军，张健辉，赵轶群，南海，
申请(专利权)人：北京航空材料研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：