[发明专利]一种熔模铸造TiAl基合金壳模的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于精密铸造技术领域，具体涉及一种熔模铸造TiAl基合金壳模的制备方法。

背景技术

TiAl基合金具有高强度，低密度，高弹性模量，抗氧化性和蠕变性能好等优点，是一种很有潜力的轻质高温结构材料，是近些年来钛铸造领域中迅速发展的一类合金[E.A.Loria.Quo vadis gamma titanium aluminide.Intermetallics.2001.9：997-1001]。TiAl基合金有望用于喷气发动机和涡轮等航空航天、汽车工业的耐高温部件以及超高速飞行器的翼、壳体等，被认为是最有应用潜力的新一代轻质耐高温结构材料[李金山，张铁邦，常辉等.TiAl基金属间化合物的研究进展与发展趋势.中国材料进展.201029(3)：1～2；Xinhua Wu.Review of alloy and process development of TiAl alloys.Intermetallics 14(2006)：1114-1122]。

由于TiAl基合金室温塑性差，有明显的室温脆性，其拉伸过程中延伸率不足1％，并且在热加工过程中晶粒会急剧长大，导致进一步脆化，所以可加工性很差，而使其应用遇到困难。

鉴于TiAl基合金的特性，锻造成型显然既费力又废料，特别是在制作一些形状复杂的部件时更是显得力不从心。所以铸造成型就自然而然的成为适合于TiAl基合金的加工方法，特别是近净形成型技术---熔模精密铸造。近些年来，常用的TiAl合金精密铸造的型壳材料有：1.人造石墨；2.难熔金属(钨、钼、铌等粉)；3.特种耐火氧化物(ZrO₂和一些稀土金属氧化物及其氧化钙等)，使用更多更广泛的是特种耐火氧化物。ZrO₂陶瓷型壳热导率低，强度高，可浇注优质的钛合金铸件。其优点是，对于熔融钛合金有更好的化学稳定性，特别是通过恰当的粒度级配以后，使铸件表面质量显著提高。由于ZrO₂所具有的有优越性能，现在对其研究也最多，许多研究都集中在了提高ZrO₂面层壳模性能上。

发明内容

本发明的目的是提供一种制作方便、有足够强度并且对于熔融状态TiAl基合金具有较高化学稳定性的模壳的制备方法，采用该方法可以满足制备TiAl基合金部件的要求。

本发明的技术方案是：

一种熔模铸造TiAl基合金用的模壳的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)将粒度为300～400目的ZrO₂粉与锆溶胶按粉液比g/ml为2.5∶1～3.5∶1配置成室温流杯粘度为40～55秒的浆料；

2)将上述浆料涂覆在蜡模上，撒粒度为120～180目的ZrO₂砂，干燥；采用800～1100目的Al₂O₃砂与硅酸乙酯水解液按重量比2.2∶1～2.4∶1配置成室温流杯粘度为35～55秒的浆料，涂覆第2层，撒砂粒度为60～90目的Al₂O₃砂，氨干，干燥；

3)然后涂覆步骤2)的浆料，再撒粒度为30～50目的Al₂O₃砂，依次重复涂覆浆料和撒砂，制备第3～4层，氨干，干燥；接着再涂覆步骤2)的浆料，撒粒度为16～25目的Al₂O₃涂挂，并依次重复涂覆浆料和撒砂制备第5～7层，氨干，干燥；最后涂覆步骤2)的浆料，并撒6～10目的Al₂O₃砂制备最后一层，浸入强化剂，干燥；

4)脱蜡，烧结。

其中，Al₂O₃为经过煅烧的电熔Al₂O₃，硅酸乙酯水解液的成分为正硅酸乙酯、水、无水乙醇、盐酸和硼酸的混合液，其用量关系为正硅酸乙酯ml∶水ml∶无水乙醇ml∶浓盐酸g∶硼酸g为(800-1200)∶(150-180)∶(600-650)∶(8-10)∶(3-4)；强化剂的成分为正硅酸乙酯、水、无水乙醇和盐酸的混合液，其用量关系为正硅酸乙酯ml∶水ml∶无水乙醇ml∶浓盐酸g为(800-1200)∶(150-180)∶(600-650)∶(4-6)。