鈦鋁金屬間化合物熔模殼型鑄造工藝

    鈦鋁基合金是一種理想的耐高溫、輕質(zhì)量的結(jié)構(gòu)材料，有望廣泛應(yīng)用于航空航天和汽車(chē)等領(lǐng)域的熱端部件。但由于該類(lèi)零件本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鈦鋁基合金室溫強(qiáng)度、硬度均較高，因此采用傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)勢(shì)必使其成本大幅上升。近年來(lái)國(guó)外采用真空低壓吸鑄（CLV）法及永久模壓鑄法，解決了鈦鋁基合金鑄件的填充和補(bǔ)縮問(wèn)題。鑄造出了葉輪和壓氣機(jī)閥等高溫結(jié)構(gòu)件，考核試驗(yàn)表明此類(lèi)鑄件具有良好的使用性能，且其成本遠(yuǎn)低于變形合金。在解決了以下關(guān)鍵工藝技術(shù)后,運(yùn)用熔模精密鑄造技術(shù)完全可以制造出高性能、低成本的鈦鋁基高溫結(jié)構(gòu)零件：
    鑄造鈦鋁基合金粗大的各向異性組織；
    嚴(yán)格控制間隙元素氮及其化合物在其中對(duì)材料性能造成的不利影響；
    在真空熔煉條件下，由于合金元素（特別是鋁、鉻）揮發(fā)造成的合金成分波動(dòng)對(duì)性能產(chǎn)生的不利影響。
    鈦及其合金熔模鑄造技術(shù)是伴隨航空航天工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。并且在各類(lèi)鈦合金結(jié)構(gòu)件制造中得到了廣泛的應(yīng)用。從目前國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)看鈦及其合金熔模鑄造技術(shù)已成為幾種近凈形成形工藝中發(fā)展最快且適用性最廣的一種。但是，隨著鈦及其合金鑄件應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，在保證質(zhì)量的前提下，成本控制也是限制其廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要指標(biāo)。
    石墨型雖然成本低廉，但其零件表面質(zhì)量較差，且對(duì)于凈形、近凈形鑄件表面易形成滲碳污染，同時(shí)也難于制造薄壁、復(fù)雜形狀零件。難熔金屬面層陶瓷型殼具有強(qiáng)度高、對(duì)鈦液具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，可制造優(yōu)質(zhì)大型的復(fù)雜鑄件。但是，由于其導(dǎo)熱性及熱容較高，難以制造超薄壁鑄件（δ≤1.5mm），同時(shí)由于其工藝過(guò)程復(fù)雜、原材料成本偏高導(dǎo)致其產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力下降。美國(guó)PCC公司采用化學(xué)穩(wěn)定性最高的氧化釷（ThO2）面層型殼工藝，已生產(chǎn)出各種大型復(fù)雜鑄件，但型殼放射性問(wèn)題無(wú)法解決。德國(guó)HITAL公司用電熔氧化釔（Y2O3）生產(chǎn)鈦精鑄件，已澆鑄出薄壁鈦鋁鑄件，但由于氧化釔成本太高難以推廣。日本三建造船（株式會(huì)社）發(fā)展了氧化鈣（CaO）型殼工藝生產(chǎn)小型鈦鑄件，但型殼制造及保存工藝相當(dāng)復(fù)雜。
     運(yùn)用新型精鑄模殼，ISM熔煉及離心澆注工藝，課題組完成了主渦流器零件的毛胚制造。成分符合設(shè)計(jì)要求，氮含量≤0.5×10-5、氧含量≤0.35×10-3。鑄件表面呈銀白色，輪廓清晰，物流痕和冷隔。鑄件經(jīng)金相觀察發(fā)現(xiàn)枝晶間存在鑄造裂紋。經(jīng)過(guò)12800C、3小時(shí)、200MP熱等靜壓處理可消除大部分微孔及裂紋缺陷。