一种钛合金砂型铸造用型砂配制及其复合砂型/芯的选区激光烧结成形方法技术

本发明专利技术公开了一种钛合金砂型铸造用型砂配制及其复合砂型/芯的选区激光烧结成形方法，采用了配制一种有机粘结剂+无机粘结剂型砂材料的工艺思路，通过在3D打印的型砂材料中添加无机粘结剂、加工助剂、烧结助剂和添加剂，并经低温、高温埋砂焙烧，无模快速制备了适合于钛合金铸造的砂型/芯；该方法制备的砂型/芯具有优良的高温强度及低发气性、尺寸精度高、不开裂、惰性涂层稳定、生产效率高、成本低和安全等优点，从而实现了复杂结构的钛合金砂型铸造。造。造。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金砂型铸造用型砂配制及其复合砂型/芯的选区激光烧结成形方法


[0001]本专利技术涉及钛合金砂型铸造
，尤其是涉及一种钛合金砂型铸造用型砂配制及其复合砂型/芯的选区激光烧结成形方法。

技术介绍

[0002]钛和钛合金因比强度高、密度低、热导率低、抗高温氧化能力强和优异的耐腐蚀等性能而得到广泛应用，尤其在航空航天工业领域中极其重要，是重要的战略金属材料。随着各类装备制造领域的快速发展，对钛合金关键零部件的力学性能、尺寸精度和可靠性要求日益严苛。近年来，为了满足大型复杂薄壁钛合金精密铸件的研制需求，钛合金砂型铸造等工艺得到了不断改进与发展，相比于熔模精密铸造，钛合金砂型铸造具有制造快速、可制备大型铸件及成本优势，目前实际工程上有取代部分精密铸造铸件以及从简单铸件到复杂铸件制备的需求。但目前钛合金砂型铸造还存在一定的局限性，这是因为熔融的钛合金具有很高的化学活性，几乎可以与所有的耐火材料反应，熔融钛与砂型/芯的相互作用会使铸件表面形成污染层，极大的影响铸件的表面质量和性能，而且传统砂型/芯制备方法难以快速制备复杂砂型，尤其是复杂异形的砂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金砂型铸造用型砂配制及其复合砂型/芯的选区激光烧结成形方法，其特征在于：制备步骤如下：A、适用于SLS用的有机粘结剂+无机粘结剂型砂的制备对原砂材料进行酚醛树脂覆膜处理，在制得的覆膜砂中加入原砂重量1
‑
15wt%的无机粘结剂，加入原砂重量0.5
‑
10wt%的添加剂，及加入原砂重量0.1
‑
5wt%的加工助剂，及加入原砂重量0.1
‑
5wt%烧结助剂；充分混合均匀，筛分后密封包装，即得到适合于钛合金铸造的SLS成形用的有机粘结剂+无机粘结剂型砂材料；B、选区激光烧结成形砂型/芯将需打印砂型/芯的数模切片处理，再对上述的配制有有机粘结剂+无机粘结剂型砂材料按常规方法进行选区激光烧结成形；C、清砂与砂型/芯表面喷烧配制有有机粘结剂+无机粘结剂型砂材料SLS成形砂型/芯后，将未烧结固化的支撑砂粒清除，并在砂型/芯表面直接喷烧，提高砂型/芯表面强度；D、低温焙烧与涂层工艺SLS成形的砂型/芯在150
‑
250℃下进行低温阶段的埋砂焙烧20
‑
180min，低温焙烧后，待砂型/芯冷却至100℃
‑
室温，将因工艺设计要求的应用于砂型/芯支撑清除，再在砂型型腔表面和砂芯表面浸涂或喷涂惰性材料涂料，形成惰性材料涂层；E、待惰性材料涂层干燥后，最后进行阶梯型的埋砂高温焙烧，焙烧温度300
‑
1250℃，保温时间30
‑
480min，出炉冷至室温
‑
300℃，即制得钛合金铸造用的砂型/芯。2.根据权利要求1所述的钛合金砂型铸造用型砂配制及其复合砂型/芯的选区激光烧结成形方法，其特征在于步骤A中，所述覆膜砂所采用的原砂材料为宝珠砂、锆砂、刚玉砂、铝矾土和石英砂颗粒材料中的一种，原砂粒径范围为40目
‑
400目。3.根据权利要求1所述的钛合金砂型铸造用型砂配制及其复合砂型/芯的选区激光烧结成形方法，其特征在于：所述无机粘结剂为偏磷酸铝、磷酸二氢铝、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、磷酸氢二钠和磷酸二氢铵粉末中的一种，或二种组合，研磨过筛后粒径范围为70目
‑
800目。4.根据权利要求1所述的钛合金砂型铸造用型砂配制及其复合砂型/芯的选区激光烧结成形方法，其特征在于：所述添加剂为硬脂酸钙粉末、铝酸钙粉末、铝酸钡粉末、铝酸钡锆粉末、聚酰亚胺树脂粉末和氧化铁粉末中的一种，或多种组合，研磨过筛后粒径范围为70目
‑
800目。5.根据权利要求1所述的钛合金砂型铸造用型砂配制及其复合砂型/芯的选区激光烧结成形方法，其特征在于：所述加工助剂为羟甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖强伟，李珅，南海，张守银，范世玺，徐志锋，孙楚，李政勋，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：