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1、专题综述REVIEW钛合金熔模铸造技术TheInvestmentCastingofTitaniumAlloy1,21,21,2阎峰云陈基东马孝斌(1.兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室,兰州7300502.兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室,兰州730050)摘要:钛合金是一种昂贵的航空航天材料,熔模铸造技术具有铸件尺寸精度高、表面粗糙度好、提高原材料的利用率等优点,已成为钛合金铸造中最为常用的一种铸造方法。本文针对钛合金熔模铸造技术,概述了造型材料、真空熔炼和铸件后期处理的工艺方法以及研究进展,并指出了钛合金铸造的发
2、展趋势。关键词:钛合金,熔模铸造,造型材料,真空熔炼中图分类号:TG249.5;文献标识码:A;文章编号:1006-9658(2009)02-5Abstract:TheTitaniumalloyinvestmentcastingincludingtechnologiesandprogressinresearchonmoldingmaterials,vacuummeltingandthetreatmentofcastingshavebeensummarizedwiththedevelopingtendencyofTialloyfoundrypointe
3、dout.Keywords:Titaniumalloy,investmentcasting,moldingmaterical,vacuummelting钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能好等优点,已的关键。迄今为止,世界上只有少数国家掌握某些钛[1-4]成为一种优良的航空航天结构材料。近来年随着国合金铸造技术。本文综述了国内外钛合金熔模铸内外航天事业的飞速发展,钛合金成形技术已经成造技术的研究现状,为今后钛合金铸造技术的研究为人们研究的热点。熔模铸造是钛合金最成功、也是与发展提供相应的依据。应用最广泛的近净形成形技术,它具有铸件的表面粗糙度好、尺寸精度高
4、等优点,可显著提高原材料的1造型材料利用率(可达75%~90%)。特别是1970年代末以来,1.1粘结剂热等静压技术(HIP)广泛应用于钛合金铸件,使得某粘结剂是钛合金熔模铸造中型壳的重要原材些铸造缺陷得以消除,钛合金铸件的力学性能及其料,它直接影响型壳、铸件质量,生产周期和成本。在稳定性得到了明显改善,促使钛合金铸件在航空航铸型焙烧后,粘结剂所生成的产物,对熔融钛应具有天工业中取得了广泛的应用。较高的稳定性。水玻璃、硅酸乙酯等铸造常用粘结钛及钛合金具有很高的化学活性,在高温下,钛剂,只能用作钛合金铸造型壳的背层材料,对于面会与各种气体及常用的耐火材
5、料发生反应,从而使层,需要的是能够在煅烧后,生成比SiO2更稳定氧化得熔体质量下降,因此在钛合金熔模铸造过程中(见物(如Al2O3,ZrO2,CaO和Y2O3等)的粘结剂。图1)型壳材料的选择和熔炼工艺是钛合金铸造技术保证型壳面层的惰性是选择面层粘结剂的主要蜡模制作与组装耐火材料涂层脱蜡及铸型检查浇注真空熔炼焊接修补检测热等静压喷丸处理、化学腐蚀脱模热处理尺寸检查无损检测成品图1熔模铸造工艺流程[5]原则,通常铸钛用的粘结剂可分为碳质粘结剂和氧收稿日期:2008-11-28文章编号:2008-150化物粘结剂。目前国内外铸钛生产中使用的碳质粘作者简介
6、:阎峰云(1962-),男,教授,主要从事半固态成形技术的结剂主要是合成树脂和合脂,此外还有糊精、淀粉、研究CFMT中国铸造装备与技术2/20091专题综述REVIEW沥青和胶体石墨等。氧化物粘结剂主要有二醋酸锆、Al2O3、CaO、ZrO2、Y2O3、ThO2。现在,用作熔模铸造型[6]硝酸锆、碳酸锆铵、硅溶胶等,其中二醋酸锆是钛合壳面层和邻面层的材料主要是ZrO2、Y2O3、CaO,ThO2金精铸型壳工艺中重要的金属有机化合物粘结剂,由于具有放射性已基本不用。广泛应用于面层涂料工艺。不论是难熔金属面层工未经稳定化处理的ZrO2不能用作铸钛的造型艺
7、,还是惰性氧化物面层工艺,都可以用它作主要粘材料,因为在高温环境中ZrO2会发生同素异形体转结剂。二醋酸锆价格比较昂贵,因此价格低廉的硅溶变,使型壳发生开裂。为了解决这个问题,通常采取[7-8]胶通过技术改进后也被应用于实际生产。向ZrO2中加入4%~8%的CaO,经高温电熔或煅烧后从实际制得的铸件质量来看,国内北京航空材就可以得到稳定的ZrO2固溶体,工业上大多采用电[9]料研究所研制的Gu-1、Gu-3型粘结剂,哈尔滨工熔ZrO2。[10]业大学研制的LJ-8型粘结剂均可制备出表面质量Y2O3同ZrO2一样,必须经过高温稳定化处理后良好的薄壁钛合
8、金铸件。目前所用的大多数粘结剂才能用作钛合金造型材料。Y2O3陶瓷型壳具有热导还不能完全适合钛合金铸造,它们
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