钛铝基合金精铸用氧化物陶瓷型壳工艺研究.pdf

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1、制造技术研究航天制造技术钛铝基合金精铸用氧化物陶瓷型壳工艺研究1212孙敏杰陈玉勇李宝辉赵而团（1.上海航天精密机械研究所，上海201600；2.哈尔滨工业大学，哈尔滨150001）摘要：研究了钛铝基合金熔模精铸氧化物陶瓷型壳的制备工艺，研究表明，粘结剂主要是在焙烧过程中通过晶相转变生成Si-O键来提高型壳强度的。采用硅溶胶和硅酸乙酯交替作为背层粘结剂可以改善氧化锆陶瓷型壳的强度，同时能够具有良好的退让性。另外，通过实验确定采用硅溶胶和硅酸乙酯交替作为背层粘结剂制备的氧化锆陶瓷型壳的最佳焙烧工艺是在1000℃保温1h。关键词：熔模精铸；型

2、壳；粘结剂；退让性TechnologyResearchontheOxideCeramicMouldforInvestmentCastingofTiAl-basedAlloys1212SunMinjieChenYuyongLiBaohuiZhaoErtuan（1.ShanghaiSpaceflightPrecisionMachineryInstitute,Shanghai201600；2.HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001）Abstract：Inthispaper,theoxideceramic

3、mouldforinvestmentcastingTiAl-basedalloyshasbeeninvestigated.StudieshaveshownthattheSi-Obondgeneratedbythephasetransformationimprovedstrengthofmouldintheroastingprocessofthebinder.Alternatingwithsilicasolandethylsilicatebinderasthebinderusingonthebacklayerofzirconiumoxide

4、ceramiccanimprovethemouldstrength,whileprovidingagooddeformabilityofthemould.Alsobyexperiments,thebestrouteofusingalternatingsilicaandethylsilicatebinderpreparedasabackgroundlayerofzirconiumoxideceramicshellisroastingforonehourin1000℃.Keywords：investmentcasting；mould；bind

5、er；deformability1引言形时容易产生裂纹，有时甚至会直接发生断裂，铸件[3，4]很难一次成形。因此，改善钛铝基合金精铸用型钛铝基合金具有密度低、比强度高及高温性能优壳的强度及退让性就显得至关重要，需要进一步研究越等优点，在航空航天领域的一些关键部件如发动机适用于钛铝基合金精密铸造用氧化物陶瓷型壳的制压缩机叶片、低压涡轮、排气阀等得到了很好的应用，备工艺，以期获得能够满足钛铝基型壳实际应用所需[1，2]也成为其他部件的首选材料。同时利用熔模精密要的强度和退让性。铸造工艺制备钛铝基合金铸件具有尺寸精确、表面光洁，能够铸造复杂薄壁

6、件等优点，因此引发了世界各2实验方法国的很大兴趣。但是在熔模精铸过程中钛铝基合金凝固区间大，为了研究型壳用粘结剂对型壳质量的影响，实验其凝固收缩就较大，从而产生较大的热应力，铸件成设计了三种不同的粘结剂的背层涂料，分别采用硅溶作者简介：孙敏杰（1988-），硕士，材料加工工程专业；研究方向：钛铝合金。收稿日期：2012-09-2545制造技术研究2012年10月第5期胶、硅酸乙酯水解液以及将两种粘结剂交替使用制备背层涂料。面层涂料和背层涂料的配比分别如表1、表2所示。表1面层涂料的配比-1面层粉料粘结剂粉料粒度/（目）粉液比/g·ml氧化

7、锆碳酸锆铵3252.4∶1表2背层涂料的配比-1背层粉料粘结剂粉料粒度/（目）粉液比/g·ml硅溶胶莫来石粉硅酸乙酯水解液3252.0∶1图2硅溶胶背层涂料的DSC曲线交替测定型壳性能所制备三点抗弯和工字型蜡模及型壳如图1所示。a三点抗弯蜡模b工字型蜡模图3硅酸乙酯水解液背层涂料的DSC曲线图4是硅溶胶作为背层粘结剂制备的型壳的强度曲线，从图中我们可以看出型壳强度随着焙烧温度的c三点抗弯型壳d工字型型壳升高而升高，这主要是由于随着焙烧温度的升高，图1实验制备的蜡模和型壳Si-O键的数目增加，从而使粘结剂和耐火材料之间化学结合力增加，宏观上

8、就表现为型壳的强度增加。图2和图3为背层所用硅溶胶和硅酸乙酯水解液两种粘结剂的DSC曲线。从图中可以看出，两种粘结剂在300℃和900℃左右存在两个明显的吸热峰，在300℃时的吸热峰比较尖锐，