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钛合金铸造的造型工艺

2020-10-21 11:25:48

钛合金铸造的造型工艺主要有金属型、机加工石墨型、金属面层陶瓷型壳、氧化物陶瓷型壳。

金属型在钛合金铸造领域中,用作铸型的金属材料主要有铜、钢、铸铁、钨、钼等,与石墨加工型一起统称为硬模系统。由于存在着工艺上的分型等难点,这种方法很难制造出复杂形状的钛铸件,而大多只在特定的铸件上使用。

金属面层陶瓷型壳采用难熔金属钨粉作为耐火材料,金属钨的熔点高,与钛液接触时化学稳定性好,但是钨粉应具有较高的纯度,杂质含量不能超过规定标准,否则将影响钛铸件的品质。钨面层熔模型壳必需采用溶剂脱蜡,而且在特制的脱蜡槽中进行,对人体健康有很大的伤害,同时也污染环境。钨面层型壳高温焙烧必须在还原性气氛下进行,脱蜡后沉积在型壳外貌上的模料灰分很难烧化,在浇注时很容易与液钛反应,在铸件外貌形成气孔。涂料浆工艺性能不好,悬浮性差,涂料浆寿命短,保存困难,价格昂贵。

氧化物陶瓷型壳是将惰性氧化物做为面层型壳耐火材料。各种氧化物材料按其对熔融钛合金的化学稳定性由低到高排列的顺序如下:SiO2、MgO、Al2O3、CaO、ZrO2、Y2O3、ThO2。ThO2由于具有放射性已基本不用。CaO容易吸潮,所以阻碍了它的应用。现在,用作熔模铸造型壳面层和邻面层的材料主要是Y2O3、ZrO2。

未经稳定化处理的ZrO2不能做为铸钛的造型材料,因为它会发生同素异形体转变,常温下为单斜晶体,高温下为四方晶体,温度更高则转变为立方晶体,单斜晶体转变为四方晶体时,伴随着9%左右的体积变化,使型壳发生开裂。通常采取向ZrO2 中加入4%~8%的CaO,经高温电熔或煅烧后就可以得到稳定的ZrO2固溶体(也有用Y2O3稳定),工业上大多采用电熔ZrO2。

Y2O3同ZrO2一样,必须经过高温稳定化处理后才能用作钛合金造型材料。Y2O3陶瓷型壳具有热导率低、强度高等优点,浇注出的铸件表面质量好,但Y2O3价格比较昂贵,来源困难。

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