[发明专利]一种熔模铸造TiAl基合金的模壳制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及精密铸造领域，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。

背景技术

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引发油耗高以及汽车排放出的尾气对环境所造成污染的问题，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、更强和更耐热”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形状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基合金具有很高的活性，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Al₂O₃、ZrO₂、ThO₂和Y₂O₃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ThO₂最不易与熔融钛发生反应，但由于其具有放射性，应用较少；Y₂O₃的也较难与TiAl合金起反应，但价格昂贵，其他Al₂O₃、ZrO₂易与熔融的TiAl发生化学反应，使合金增氧，降低其加工和使用性能。

发明内容

本发明目的是提供一种熔模铸造TiAl基合金用低成本、稳定性虽的模壳制备方法，采用该方法制备TiAl合金部件满足使用要求。

本发明的技术方案是：

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。

所述步骤1)，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Y₂O₃粉，之后依次加入润湿剂、消泡剂，搅拌10小时以上，方可涂料；

所述润湿剂为聚氧乙烯烷基苯酚醚、低泡润湿分散剂RFCF-10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。