一種鈦及鈦合金鑄造用復(fù)合型芯及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種鈦及鈦合金鑄造用復(fù)合型芯及其制備方法，屬于鈦及鈦合金鑄造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空、航天、艦船、兵器、石油化工等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，對(duì)于復(fù)雜型腔的鈦及鈦合金鑄件需求也越來越多。目前，鈦合金鑄件復(fù)雜型腔主要是通過Y2O3陶瓷型芯的方法來成型，但型芯制備成本高昂。專利CN 102989994 A提出了一種低成本的鈦合金鑄造用復(fù)合型芯制備方法，該專利型芯原坯由質(zhì)量百分比為35%?44.7%莫來石粉、43%?54.7%A203、0.1%?0.3% CaO和5%?12%硅溶膠制備而成，采用該專利制備的型芯原坯強(qiáng)度差，尤其是細(xì)長結(jié)構(gòu)的型芯，在制備過程中易折斷或開裂，廢品率高，型芯抗高溫鈦合金熔體的熱沖擊性能差，且鑄造后型芯脫除困難，限制了鈦及鈦合金鑄造低成本型芯的推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而設(shè)計(jì)提供了一種鈦及鈦合金鑄造用復(fù)合型芯及其制備方法，該技術(shù)方案的目的是使制備出的型芯成本低，強(qiáng)度好，易脫除，適合鈦及鈦合金鑄造使用。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種鈦及鈦合金鑄造用復(fù)合型芯，該復(fù)合型芯是由外部的造型層(I)和由造型層(I)包裹以強(qiáng)化型芯的芯部⑵構(gòu)成，芯部(2)的形狀與造型層
(I)的外部形狀一致，使得芯部(2)的的表面距造型層(I)的外表面的距離相等，該距離為1mm ?20mm ；
[0006]制備該復(fù)合型芯外部的造型層(I)的原料及重量百分比為:40目?80目的鋁礬土砂20%?40%，硅酸鹽水泥4%，硅溶膠10%?15%，余量為150目?200目的鋁礬土粉；
[0007]制備該復(fù)合型芯內(nèi)部的芯部(2)的原料及重量百分比為:30目?80目的鋁礬土砂90%?98%，直徑為1mm?30mm的金屬銀絲2%?10%。
[0008]本發(fā)明技術(shù)方案還提供了一種制備上述鈦及鈦合金鑄造用復(fù)合型芯的方法，該方法的步驟是:
[0009]⑴、制備型芯原坯
[0010]將制備該復(fù)合型芯外部的造型層(I)的原料混合均勻后填入木制或鋁制的型芯模具的下半模(3)中搗實(shí)，并在下半模(3)的中心、按設(shè)計(jì)形狀填埋制備復(fù)合型芯內(nèi)部的芯部(2)的原料，然后加蓋型芯模具的上半模(4)，再用制備復(fù)合型芯外部的造型層(I)的原料填滿型芯模具的內(nèi)部空間并搗實(shí)，打開型芯模具后得到型芯原坯，將型芯原坯自然干燥12h ?36h ；
[0011]⑵將干燥好的型芯原坯放入低溫烘箱中進(jìn)行烘烤，烘烤溫度為300°C?450°C，保溫時(shí)間為:lh?3h，爐內(nèi)溫度冷卻到80°C?120°C時(shí)將型芯原坯取出；
[0012]⑶制備型芯原坯涂料
[0013]制備型芯原坯涂料的原料及重量百分比為:醋酸鈣2%?5%，二醋酸鋯10%?30%，水5%?15%，氯化鈣0.5%，氟化鈣0.5%，余量為氧化釔，制備時(shí)，先將水、醋酸鈣和氯化鈣進(jìn)行混合，放入攪拌器進(jìn)行充分?jǐn)嚢枞芙?，然后加入二醋酸鋯，再加入氟化鈣，最后加入氧化釔，將混合料充分?jǐn)嚢?，制成型芯原坯涂料?br>[0014]⑷型芯原還涂掛涂料
[0015]將型芯原坯預(yù)熱至60°C?80°C后，用壓縮空氣噴嘴吹去型芯原坯表面浮砂和污物，再用型芯原坯涂料對(duì)型芯原坯表面進(jìn)行噴涂或刷涂，將型芯原坯涂料均勻覆蓋型芯原坯表面，并且避免料漿堆積和流淌，噴涂或刷涂的涂層厚度為0.1mm?1.5mm ;
[0016](5)將表面噴涂或刷涂后的型芯原坯放入高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1000°C?1300°C，燒結(jié)時(shí)間為3h?5h，待爐內(nèi)冷卻至室溫后，取出的型芯原坯即為所需鈦及鈦合金鑄造用復(fù)合型芯。
[0017]傳統(tǒng)的陶瓷型芯制作過程較復(fù)雜，成本較高，而且受制于設(shè)備因素的限制，對(duì)于一些尺寸較大的型芯無法成形或者制作成本極高。本發(fā)明技術(shù)方案中，復(fù)合型芯制作的主體材料是鋁礬土砂，材料成本低，制作過程較簡單，采用木模或鋁模具進(jìn)行手工造型，制作成本和難度受型芯尺寸影響小，型芯成品率高。本專利對(duì)于制作結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單的中大尺寸型芯較傳統(tǒng)的制作方法更具有優(yōu)勢。制備出的型芯可滿足鈦及鈦合金鑄造所需的性能要求，采用該專利生產(chǎn)的鑄件尺寸精度較好，表面粗糙度可達(dá)到6.3以上，
【附圖說明】
[0018]圖1為實(shí)施例中采用本發(fā)明方法制備鈦及鈦合金鑄造用復(fù)合型芯的結(jié)構(gòu)示意圖
[0019]圖2為圖1中A向的剖視圖
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例一
[0021]采用本發(fā)明方法制備一種鈦及鈦合金鑄造用復(fù)合型芯，型芯輪廓尺寸為:500mm
*200mm * 80mm，制備方法的步驟為:
[0022]⑴、制備型芯原坯
[0023]制備該復(fù)合型芯外部的造型層I的原料及重量百分比為:40目?80目的鋁礬土砂25 %，硅酸鹽水泥4 %，硅溶膠15 %，余量為150目?200目的鋁礬土粉；
[0024]制備該復(fù)合型芯內(nèi)部的芯部2的原料及重量百分比為:80目的鋁礬土砂90%?98 %，直徑為1mm的金屬鎳絲2 %?10 % ;
[0025]將制備該復(fù)合型芯外部的造型層I的原料混合均勻后填入木制或鋁制的型芯模具的下半模3中搗實(shí)，并在下半模3的中心、按設(shè)計(jì)形狀填埋制備復(fù)合型芯內(nèi)部的芯部2的原料，然后加蓋型芯模具的上半模4，再用制備復(fù)合型芯外部的造型層I的原料填滿型芯模具的內(nèi)部空間并搗實(shí)，打開型芯模具后得到型芯原坯，將型芯原坯自然干燥18h ;
[0026]⑵將干燥好的型芯原坯放入低溫烘箱中進(jìn)行烘烤，烘烤溫度為350°C，保溫時(shí)間為:1.5h，爐內(nèi)溫度冷卻到80°C時(shí)將型芯原坯取出；
[0027]⑶制備型芯原坯涂料
[0028]制備型芯原坯涂料的原料及重量百分比為:醋酸鈣3 %，二醋酸鋯25 %，水8 %，氯化鈣0.5%，氟化鈣0.5%，余量為氧化釔，制備時(shí)，先將水、醋酸鈣和氯化鈣進(jìn)行混合，放入攪拌器進(jìn)行充分?jǐn)嚢枞芙?，然后加入二醋酸鋯，再加入氟化鈣，最后加入氧化釔，將混合料充分?jǐn)嚢瑁瞥尚托驹魍苛希?br>[0029]⑷型芯原坯涂掛涂料
[0030]將型芯原坯預(yù)熱至70°C后，用壓縮空氣噴嘴吹去型芯原坯表面浮砂和污物，再用型芯原坯涂料對(duì)型芯原坯表面進(jìn)行噴涂或刷涂，將型芯原坯涂料均勻覆蓋型芯原坯表面，噴涂或刷涂的涂層厚度為0.5mm ;
[0031 ] (5)將表面噴涂或刷涂后的型芯原坯放入高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為IlOO0C,燒結(jié)時(shí)間為3.5h，待爐內(nèi)冷卻至室溫后，取出的型芯原坯即為所需鈦及鈦合金鑄造用復(fù)合型芯。
[0032]實(shí)施例二
[0033]采用本發(fā)明方法制備一種鈦及鈦合金鑄造用復(fù)合型芯，型芯輪廓尺寸為:700mm
*500mm * 200mm，制備方法的步驟為:
[0034](1)、制備型芯原坯
[0035]制備該復(fù)合型芯外部的造型層I的原料及重量百分比為:40目?80目的鋁礬土砂30 %，硅酸鹽水泥4 %，硅溶膠10 %，余量為150目?200目的鋁礬土粉；