[发明专利]一种TiAl合金精密铸造用耐火材料的制备方法

说明书

本发明涉及精密铸造的技术领域，具体为一种TiAl合金精密铸造用耐火材料的制备方法。首先，将粒度为200～400目的氧化钇粉与第二相化合物按摩尔分数为0.1％～50％混和均匀、制坯；然后，将上述坯料进行压坯后电熔或烧结；最后，将上述电熔或烧结后的坯料进行破碎、筛分，达到合适的粒度。使用时，将耐火材料与有机溶胶按重量比为3.0:1～6.0:1配制成流杯粘度为10～40秒的料浆；然后，将上述料浆涂挂在蜡模上，撒粒度为100～16目的刚玉砂，干燥；如此反复7～8次，最后一层涂挂料浆，干燥；然后脱蜡，烧结。本发明的耐火材料稳定性好，料浆性能容易控制，模壳焙烧温度与纯氧化钇模壳比降低100～300℃，适合于浇注TiAl基合金，达到精铸TiAl结构件的要求。

技术领域

本发明涉及精密铸造的技术领域，具体为一种TiAl合金精密铸造用耐火材料的制备方法。

背景技术

γ-TiAl合金由于其低密度、高强度、高弹性模量及其良好的高温性能已成为新一代航空航天和汽车领域中的结构材料。但影响TiAl元件广泛应用的最大障碍是其室温脆性和难加工性。熔模铸造作为一种可生产形状复杂、近净形结构件的技术是解决上述问题的有效方法。然而，熔融状态的TiAl具有较高的活性，几乎与所有的耐火材料发生化学反应，降低TiAl铸件的表面质量。因此，选择合适的制模材料来精铸TiAl具有十分重要的意义。

Y₂O₃是目前应用较为广泛的一种耐火材料，申请人经过多年研究，已成功浇铸出质量优良的钛铝合金铸件。但是航空领域对TiAl合金铸件中杂质量含量，尤其是对钇的含量控制越来越严格。氧化钇耐火材料由于其熔点高，约2410℃，只有在高温下焙烧才能获得所需要的面层烧结强度。研究表明，尽管模壳烧结到1450℃，在铸件/模壳界面或铸件内部仍然发现氧化钇夹杂。同时，更高温度的烧结不但引起制造成本的升高，还会导致模组整体强度升高、铸件开裂等其它问题。因此，如何降低氧化钇模壳的烧结温度，提高其烧结性能，具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构稳定的用于熔模精密铸造γ-TiAl基合金的模壳耐火材料的制备方法，该材料可以降低模壳制备过程的烧结成本，并满足精铸γ-TiAl结构件表面及内部质量和尺寸精度等方面的需求。

本发明的技术方案是：

一种TiAl合金精密铸造用耐火材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将粒度为200～400目的氧化钇粉与第二相化合物按摩尔分数为0.1％～50％混和均匀、制坯；

2)将上述坯料进行压坯后电熔或烧结；

3)将上述电熔或烧结后的坯料进行破碎、筛分，达到合适的粒度。

所述的TiAl合金精密铸造用耐火材料的制备方法，步骤1)所述第二相化合物是金属氧化物或金属氟化物的一种或两种以上混合。

所述的TiAl合金精密铸造用耐火材料的制备方法，步骤1)所述第二相化合物是CaO、MgO、BaO、Al₂O₃、CaF₂、MgF₂、BaF₂和AlF₃的一种或两种以上混合。

所述的TiAl合金精密铸造用耐火材料的制备方法，第二相化合物的粒度为1～40μm。

所述的TiAl合金精密铸造用耐火材料的制备方法，步骤2)所述的坯料电熔或烧结，在三相电弧炉或高温窑中进行，然后在高温炉中焙烧除碳。

所述的TiAl合金精密铸造用耐火材料的制备方法，步骤2)所述的压坯时，混入水或有机粘结剂，以助于成型，水或有机粘结剂的加入量占坯料重量的10～30％，有机粘结剂是聚乙烯醇或乙二醇。