[发明专利]一种用氧化锆系铸钛包埋料测定TiAl合金充填性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定合金充填性能的方法，尤其涉及一种用氧化锆系铸钛包埋料测定TiAl合金充填性能的方法，属于TiAl合金性能技术领域。

背景技术

TiAl基合金具有低密度，高比强度和比弹性模量，良好的抗氧化和蠕变性能以及优异的抗疲劳性能等优点，有望用于喷气发动机的叶片和涡轮等航空航天、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。尤其是高铌TiAl合金，由于高温下强度高、抗氧化性能好，使用温度可提高到850℃以上，已经成为新型超强金属间化合物的重要发展方向之一。

然而由于TiAl基合金熔体本身粘度大、流动性差，且在高温条件下容易和其他物质发生化学反应，导致TiAl基合金熔体的铸造性能较差，从而在实际工业生产中成品率低、成本较高，难以实现规模化应用。

铸造性能是获得优质铸件的重要保证，并直接影响到合金的应用范围。充填性能即合金液充填铸型的能力，是合金最重要的铸造性能之一。在其他工艺条件相同情况下，合金的充填性能越好，越有利于获得没有气孔与夹杂，且形状完整、轮廓清晰的合金铸件。目前，关于测定TiAl合金充填性能的方法尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的技术缺陷，提供一种用氧化锆系铸钛包埋料测定TiAl合金充填性能的方法。该方法工艺简单、成本低廉，能准确的测定不同成分TiAl合金的充填性能。因而有利于改善并优化TiAl合金的综合性能。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

截取8×8网格蜡网，蜡网尺寸长宽厚为22.8mm×22.8mm×0.8mm，两网格间隙宽度为0.8mm，共计64个网格，144条边；蜡网两相邻外边缘粘结直径2mm的蜡线条，相邻两蜡线条的交叉点与直径为5mm、长10mm的主浇道蜡线条相连；采用包埋料对上述组合好的蜡型进行包埋，制备型壳；将待测的40g TiAl合金钮扣锭在重力浇注铸钛机上进行浇注，浇注后将型壳敲碎并清理铸件，统计铸件充填边数并计算充填率。

所述的包埋料采用粉末状氧化锆系铸钛包埋料，选用常规的牙科氧化锆系铸钛包埋料均可，其主要成分为氧化锆(ZrO₂)、氧化铝(Al₂O₃)和氧化镁(MgO)。

采用上述粉末状氧化锆系铸钛包埋料制备型壳工艺包括下述步骤：

（1）、将水与粉末状氧化锆系铸钛包埋料按照水粉质量比0.19～0.21：1的比例混合；

（2）、手工搅拌15s，然后真空机械搅拌在一直抽真空下搅拌90s，再手工搅拌10～15s后，立即包埋蜡型结构；

（3）、固化后脱模，在空气中放置2小时后焙烧。

采用上述氧化锆系铸钛包埋料型壳的制备工艺方法，所述的型壳焙烧工艺如下：型壳进炉后，升温至200℃时保温30分钟；继续升温至400℃时保温30分钟；再继续升温至950℃时保温60分钟，然后关炉降至常温（200℃以下）后取出。

所述的重力浇注铸钛机浇注工艺参数为熔炼电流500A，熔炼时间45s，型壳预热温度200℃。

所述的充填率计算公式为：

其中每一条充型完整的边计为1，不完整的边根据其充填长度占整条边长度的比例取数值，充填的总边数为完整和不完整对应的数值总和，其中蜡线条也在计算范围之内。

本发明中网状式样蜡型容易制作，可根据尺寸标准统一化，包埋料型壳制备快速省时，计数方法简单可观。整个过程工艺简单、成本低、效率高，可准确的测定不同成分TiAl合金的充填性能，为优化TiAl合金的铸造性能并在铸造成型时获得优质完整铸件提供有益参考。

附图说明

图1为实施例中的8×8网格蜡网粘结蜡线条组合成蜡型后的几何尺寸图；

图2为实施例中的浇注后Ti-46Al-8Nb合金铸件的充填效果图片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，单本发明并不限于以下实施例。

本实施方式中，利用这种用氧化锆系铸钛包埋料测定TiAl合金充填性能的方法，对比研究了B、Y、Mn和Er这四种微合金元素对Ti-46Al-8Nb合金充填性能的影响。