一种熔模铸造ＴｉＡｌ基合金的模壳制备方法技术

本发明专利技术涉及精密铸造领域，具体为一种熔模铸造ＴｉＡｌ基合金用低成本、稳定性强的模壳制备方法。首先，将粒度为２００－４００目的Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］粉与硅溶胶按重量比为２∶１～３∶１配置成流杯粘度为１０－２５秒的料浆；然后，将上述料浆涂挂在蜡模上，撒砂粒度为４０－１００目的电熔Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］砂，干燥；采用２００－４００目的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］粉与硅溶胶按重量比３∶１～４∶１配置成流杯粘度为１０－３０秒的料浆，涂挂第２层，撒砂粒度为４０－８０目的电熔Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］砂，干燥；再采用铝矾土与硅溶胶按重量比为３∶１～４∶１配置的料浆，撒砂粒度为１６－２４目的煤矸石砂；３层后，最后挂次铝矾土料浆，干燥；然后脱蜡，烧结。本发明专利技术的制壳工艺简单，壳型成本低廉，并且可有效的控制ＴｉＡｌ基合金铸件与壳型面层材料的反应，降低合金的进氧量，适用于铸造ＴｉＡｌ基合金铸件。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及精密铸造领域，具体为一种熔模铸造TiAi基合金用低成本、稳定性强的模壳制备方法。
技术介绍
提高航空发动机的推力，减轻发动机的重量，节省燃油已成为航空发动机材料设计的一个重要方向；而现代汽车工业面临的一个重要课题是汽油的不充分燃烧弓拨油耗高以及汽车排放出的尾气X寸环境戶膽成污染的问题，解决这个问题的途径是提高燃料的燃烧效率，而构件材质的轻量化和高耐磨性是燃料提高燃烧效率的有效手段之一。因此作为航空、航天器发动机和汽车发动机构件的材料应具备更轻、更刚、更强和更耐救'四种特性，TiAl基合金正是由于具有低密度、高熔点、高比强度，良好的高温抗氧化性能和一定的高温蠕变强度及高温抗疲劳能力而成为新一代航空航天和汽车领域中结构部件的最佳候选材料。TiAl基合金因其本身的室温脆性和难加工性限制其广泛应用，尤其对于形状复杂和长径比较大的部件加工更难。熔模铸造作为一种可制备糊犬复杂近终型铸件的技术，可有效解决上述问题，众所周知，熔融状态下TiAl基合金具剤艮高的活性，几乎和所有的耐火材料发生化学反应，导致合金氧含量增加，影响合金部件的加工性能和使用性能。因此，熔模铸造中模壳的面层材料对于控制合金中的氧含量至关重要，同时模壳材料应在满足制备TiAl基合金部件要求的前提下，成本要低廉。在TiAl基合金熔模铸造中，氧化物陶瓷型壳是目前应用最广的一种工艺，面层材料主要有Al203、 Zr02、 IM)2和Y203等氧化物，粘结剂主要有难熔金属氧化物胶体或金属有机化合物。面层材料中化02最不易与熔融钛发生反应，但由于其具有方妇寸性，应用较少；Y203的也较难与TiAl合金起反应，但价格昂贵，其他^203、 Zr02易与烙融的TiAl发生化学反应，使合金增氧，降低其加工和使用性能。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种熔模铸造TiAl基合金用低成本、稳定性强的模壳制备方法，采用该方法制备TiAl合金部件满足使用要求。本专利技术的技术方案是一种熔模铸造TiAl基合金用低成本、稳定性强的模壳制备方法，其特征在于步骤如下1) 将粒度为200-400目的Y203粉与硅溶胶按重量比为2:1 3:1配置成流杯粘度为10-25秒的料浆；2) 将上述料浆涂挂在蜡模上，撒砂粒度为40-100目的电熔￥203砂，干燥；采用200-400目的Al203粉与硅溶胶按重量比3:1一:1配置成流杯粘度为10-30秒的料浆，涂挂第2层，撒40-80目粒度的电熔Al203砂，干燥；再采用铝砜土与硅溶胶按重量比为3:1 4:1配置的料浆，撒砂粒度为16-24目的煤石干石砂；3层后，最后挂次铝砜土料浆，干燥；3) 脱蜡，烧结。戶，步骤l)，料浆制备过程中添加润湿剂、消泡剂，其中润湿剂占料浆的重量百分比为1-5%。，消泡剂占料浆的重量百分比1-5%。，在搅拌状态下加入Y203粉，之后依次加入润湿剂、消泡剂，搅拌10小时以上，方可涂料；所述润湿齐伪聚氧乙烯烷基苯酚醚、低泡润湿分散剂RFCF-IO或辛基酚聚氧乙烯醚；所述消泡剂为异丙醇、硅树脂或正戌醇。所述步骤2)，蜡模组浸入粘度杯粘度为10-30秒的丫203料浆中3-8秒，保证料浆均匀挂在蜡模上，撒砂粒度为40-100目的￥203砂，温度为20-25 。C，湿度30-70%的环境中干燥8小时以上，形成面层；采用200-400目的^203粉与硅溶5胶按重量比3:1 4:1配置成流杯粘度为10-30秒的料浆，涂挂第2层，撒40-80目粒度的电熔Al203砂，在温度为20-25°C，湿度30-60%的环境中干燥10小时以上，形成过渡层；然后采用铝砜土料浆，粘度杯粘度为10-20秒，撒砂粒度为16-24目的煤矸石砂，涂3 5层，每层均在温度为20-25°C，湿度30-60%的环境中干燥12小时以上，形成加固层；最后一层涂挂铝fUh料浆，在温度为20-25°C，湿度30-60%的环境中干燥10小时以上；其中，加固层及最后一次料浆都为200-400目铝矾土粉与硅溶胶按重量比3:1 4:1配置而成；所述的Y203粉是烧结态，Y203砂是电熔态；所述步骤3)，脱蜡后形成的模壳在室温放置4-10小时后再进行烧结，烧结的温度在800-120(TC，保温l-3小时，炉冷至30(TC以下即可取出。本专利技术的优点1 、本专利技术釆用稳定性好的Y203作为壳型的面层材料，控制TiAl合金的进氧量，适合铸造聖基合金。2、 本专利技术采用的Y2Cb耐火材料为电熔材料，具有结构致密、热膨胀系数小、优良的化学稳定性，是最佳的精铸TiAl基合金用耐火材料。3、 本专利技术采用的粘结剂是传统的硅溶胶，该溶胶的Si02重量百分比在20 30%，该溶胶性能稳定，可放置半年到几年性能不变，粘度为10 30s，胶粒内部的Si- 0- Si键形成立体网络结构，而胶体粒子与7jC接触界面则形成Si- OH水化膜，将耐火材料颗粒粘结在一起，形成具有一定强度的模壳，成本低廉。4、 本专利技术采用A1A与硅溶胶料浆作为过渡层料浆，涂撒电熔Al2Cb砂，确保面层与背层的结合牢固性。5、 本专利技术的壳型成本低廉，铸造TiAl基部件的使用性能优良，且采用本专利技术壳型铸造合金部件，合金材料可返回使用一次。6、 本专利技术采用水蒸气脱蜡、方便无毒。附图说明图1是模壳浇杯内表面形貌。图2是部件杆部位模壳形貌。具体实施例方式实施例11) 将粒度为200目的Y203粉与硅溶胶按重量比为3:1配置，添加润湿剂、消泡剂，其中润湿剂占料浆的重量百分比为3%。，消泡剂占料浆的重量百分比为3%。，在搅拌状态下加入Y203粉，之后依次加入润湿剂、消泡剂，搅拌10小时，配成流杯粘度为16秒的料浆；本实施例中，润湿齐伪聚氧乙烯烷基苯酚醚，消泡剂为异丙醇。2) 将蜡模组^A上述Y203料浆中6秒，保证料浆均匀挂在蜡模上，撒砂粒度为80目的电熔Y203砂，纟鹏为2rC，湿度50%的环境中干燥8小时，形成面层;采用320目的A1203粉与硅溶胶按重量比3:1配置成流杯粘度为18秒的料浆，涂挂第2层，撒80目粒度的电熔^203砂，在温度为2rC，湿度50%的环境中干燥10小时，形成过渡层；然后采用铝矶土料浆，粘度杯粘度为16秒，撒砂粒度为20目的纟新干石砂，涂4层，每层都在温度为2rC，湿度50%的环境中干燥14小时，形成加固层；最后一层涂挂铝砜土料浆，在温度为2rC，湿度35%的环境中干燥11小时;所述加固层及最后一次料桨都为200目铝砜土粉与硅溶胶按重量比3:1配置而成。3) 采用蒸汽方式脱蜡后，模壳在室温放置8小时后再进行烧结，烧结的纟鹏在110(TC，保温2小时，炉冷至30(TC取出，所得模壳浇杯内表面、部件杆部位光洁，强度好，如图l、图2所示。用上述方法制备的模壳铸造Ti46AllB合金，熔融金属与模壳稍有反应，合金从模壳中增氧200ppm Wt%;而采用普通的八1203壳型，合金的进氧量达到了600ppmWt%。可见，￥203壳型面层材料具有优良的化学稳定性。实施例21) 将粒度为320目的Y203粉与硅溶胶按重量比为2.5:1配置，添加润湿剂、消泡剂，其中润湿剂占料浆的重量百分比为2%。，消泡剂占料浆的重量百分比为3%0，在搅拌状态下加入丫203粉，之后依次加入润湿齐U、消泡剂，搅拌10小时，配成流杯粘度为13秒的料浆；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔模铸造ＴｉＡｌ基合金的模壳制备方法，其特征在于步骤如下：　１）将粒度为２００－４００目的Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］粉与硅溶胶按重量比为２∶１～３∶１配置成流杯粘度为１０－２５秒的料浆；　２）将上述料浆涂挂在蜡模上，撒砂粒度为４０－１００目的电熔Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］砂，干燥；采用２００－４００目的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］粉与硅溶胶按重量比３∶１～４∶１配置成流杯粘度为１０－３０秒的料浆，涂挂第２层，撒４０－８０目粒度的电熔Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］砂，干燥；再采用铝矾土与硅溶胶按重量比为３∶１～４∶１配置的料浆，撒砂粒度为１６－２４目的煤矸石砂；３层后，最后挂次铝矾土料浆，干燥；　３）脱蜡，烧结。

【技术特征摘要】
1、一种熔模铸造TiAl基合金的模壳制备方法，其特征在于步骤如下1)将粒度为200-400目的Y2O3粉与硅溶胶按重量比为2:1～3:1配置成流杯粘度为10-25秒的料浆；2)将上述料浆涂挂在蜡模上，撒砂粒度为40-100目的电熔Y2O3砂，干燥；采用200-400目的Al2O3粉与硅溶胶按重量比3:1～4:1配置成流杯粘度为10-30秒的料浆，涂挂第2层，撒40-80目粒度的电熔Al2O3砂，干燥；再采用铝矾土与硅溶胶按重量比为3:1～4:1配置的料浆，撒砂粒度为16-24目的煤矸石砂；3层后，最后挂次铝矾土料浆，干燥；3)脱蜡，烧结。2、 按照权利要求1所述熔模铸造T1A1基合金的模壳制备方法，其特征在于: 戶皿步骤l)，料浆制备过程中添加润湿剂、消泡剂，其中润湿剂占料桨的重量百 分比为1-5%。，消泡剂占料浆的重量百分比1-5%。，在搅拌状态下硅溶胶中加入 Y203粉，之后依次加入润湿剂、消泡剂，搅拌10小时以上，方可涂料。3、 按照权利要求l所述烙模铸造TiAl基合金的模壳制备方法，其特征在于: 戶腿润湿剂为聚氧乙烯烷基苯酚醚、低泡润湿分散剂RFCF-IO或辛基酚聚氧乙烯 醚；所述消泡剂为异丙醇、硅树脂或正戌醇。4、 按照权利要求l戶;M熔模铸造TiAl基合金的模壳制备方法，其特征在于: 所述步骤2)，蜡模组MAf占度杯粘度为10-30秒的Y20...

【专利技术属性】
技术研发人员：马颖澈，刘奎，陈波，李依依，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]