专利名称：铸造长材产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及长且复杂的产品(例如由铝化钛制造的涡轮翼片和涡轮增压器叶轮)的铸造。
背景技术：
长材产品难于铸造以及难以实现低报废率。复杂部件同样如此。在此，“复杂”的意思是包含凹角(re-entrant,凹入部分)，因此，由于铸模的刚性，合金凝固后的收缩会在材料上施加应カ并且有时候会达到如下程度，即，超过了合金的弾性极限且部件破裂。事实上，“复杂”在此当然不是确切的术语，因为尺寸较小的凹角通常不是问题。例如，小尺寸上的收缩可能落在铸模的挠性极限内并且并不检验铸造产品的弹性极限 。然而当放大时，相同的几何凹角将特别成问题。应用在用于发电的涡轮机中的翼片恰好是其中一例。燃气涡轮发电机具有特殊要求以满足高效率的需求。因此它们需要在高速和高温条件下运转。高温受到金属保持強度的能力的限制。即便如此，用于冷却目的空心翼片能够増加在高工作温度下金属保持強度的能力。这种冷却翼片的缺点在于冷却空气必须被排出压缩机，导致能量效率的流失。速度受到翼片抵抗相关カ的能力的限制。翼片的强度还限制了它的大小。超过400mm长的翼片是理想的，但必须具有能够承受相关カ的构造。翼片是复杂的三维形状以使得将热运动气体的能量转化为涡轮的旋转能的效率最大化。翼片一般具有如下根部在翼片的一端是凸缘并且通常理想的是在翼片的另一端是护罩。如果铸模本身并不收缩的话，那么这些会在凝固和随后的冷却期间拉伸翼片。这成为问题的范围取决于所采用的合金。用于涡轮发动机的翼片具有类似的问题。因此，本质在于制造翼片所采用的材料和它的构造方法。在非常不同的领域中，大型车辆享有与更小的车辆相同的涡轮增压器的好处，但作用在涡轮增压器轴流或者径流轮上的应カ随着増大的尺寸而增加。理想的是，用更轻且仍然具有足够强度和热阻的材料制造更大型的涡轮增压器叶轮。铝化钛金属互化物提供了用作涡轮翼片的合适的强度、延展性和温度阻抗特性。然而，铝化钛的特殊问题在于，在液相中，合金是高反应性的。結果，鋳造铝化钛的问题就在于，与铸模的表面反应不利地影响了铸件的表面性能。陶瓷熔模铸件尤其存在这种情況。这是铸件的通常优选形式；其提供了最好的“终形(net-shape)”铸件，也就是说，铸件的形状最接近于理想的最終形状且需要最少的进ー步加工。进ー步加工有可能折损表面光洁度。对于通用的静态熔模铸件，通常需要使用热陶瓷铸模。这确保液态金属完全充满铸模腔而不会有未铸满的缺陷。未铸满的缺陷是由于在铸模腔被完全充满之前液态金属的严重温度流失和过早凝固而导致的。然而，这极大地加剧了铸模反应问题，并且对于铝化钛来说由于铝化物与陶瓷之间的反应导致程序就不能进行了。长材产品特别难于制造。ー些材料(但特别是铝化钛)在室温下特别易碎，并且具有在凝固和冷却期间相当大的收缩的特征。这些特征导致形成裂縫、收缩孔和未铸满缺陷。事实上，产品越长，形成裂縫、收缩孔和未铸满缺陷的倾向越严重，并且在鋳造期间金属必须保持在液相的时间越长。这反过来促进了液态金属与铸模材料之间的表面反应。同吋，采用热铸模在某些程度上抵消了收缩问题(因为当冷却时铸模本身也收缩)，但首先这并不通常适当并且其次要经受上面所提及的铸模反应问题。US-A-5284620论述了在预热的陶瓷铸模中，铝化钛合金和它们的熔模铸件(investment casting)采用硼化物分散质来提纯50到250微米之间的颗粒尺寸。然而,在预热的陶瓷铸模中使用铝化钛，即使具有氧化锆表面涂层，也会导致剧烈的铝化钛/铸模反应，使得不可能成功地在陶瓷壳中鋳造这些合金。最近研发的方向是找到不与铝化钛反应的其它表面涂层，氧化钇就是其中ー种，但却是相当昂贵的选择。US-A-2004/0040690公开了在室温下且在高达150g的人造重力的条件下在超细颗粒机加工各向同性石墨铸模中的钛合金的离心铸造。离心管铸件能够被制造成具有任意
所需长度、厚度和直径。在熔融物被倒入沿铸模树的竖直轴线定位的中央直浇ロ的同时，在水平面上沿圆周的周边定位的铸模树的同步旋转在离心カ的作用下产生了熔融物的高速流动。然而，由于铝化钛的实际膨胀系数和由于在冷却时所产生的收缩，导致不可能在刚性、机加工石墨铸模中产生没有裂缝的复杂形状的铝化钛铸件。本发明的ー个目的是缓解上述问题，或者至少减轻它们的影响，以使得能够用铝化钛来铸造复杂产品，例如长度超过200mm (且优选超过500mm)的涡轮翼片，或者直径超过200mm的涡轮增压器涡轮机叶轮，能够由铝化钛铸造，并且没有显著的表面反应、裂缝和最小化的收缩孔。特别地，ー个目的在于生产具有凸缘端的长材产品，所述凸缘端诸如涡轮翼片，其特别易受收缩引起的裂缝问题的影响。目的还在于以成本效应方式实现此目的以使它能够被应用到エ业規模。
发明内容
根据本发明，提供了ー种部件，其包括砂模铸造铝化钛涡轮翼片，超过200mm长，并且优选超过400mm长,更优选超过500mm长。除非文中另有指示，否则文中使用的术语“铝化钛”涵盖所有铝化钛，包括铝化钛
I=I O铝化钛和钛合金是不同种类的材料。这是由于铝化钛是具有固定原子比的有序金属互化物，例如，在LlO有序四方晶体结构中Y-铝化钛(Y-TiAl)的比例是I个钛原子比I个铝原子，并且在D019有序体心立方晶体结构中α 2-铝化钛(a 2_Ti3Al)的比例是3个钛原子比I个铝原子。此有序金属互化物结构是固有的并且非常不同于钛合金的特性。例如，与钛合金相比吋，Y-TiAl具有1460° C的固定高熔点、环境温度下的低延展性以及良好的高温強度。近些年，为了提高或者最优化用于特殊应用的特性，已经通过加入其它元素或者通过过程控制来实现铝化钛材料的显著发展。然而，铝化钛的基本结构仍然相同，即它们是有序金属互化物。铝化钛由于它们的易碎属性而极难于铸造。铝化钛合金也基本是这样。一种合适的招化钛合金是Ti46A18Nb (at. %,原子数百分比)。由H. Saagea、A. J. Huanga, D. Hua, Μ. H. Lorettoa 以及 Χ· Wu 在 INTERMETALLICS, 17 卷，1-2 期，2009 年I 月至 2 月，32 至 38 页发表的论文“Microstructures and tensile properties ofmassively transformed and aged Ti46A18Nb and Ti46A18Ta alloys，，在公共领域报道了此合金。另ー种合适的铝化钛合金是Ti-45Al-2Nb-2Mn (at. %)。另ー方面，钛合金是这样的金属材料，其一般主要包含钛，混合有其它化学元素。其它元素以固溶体状态存在；其它元素的原子取代或者占据钛原子之间的节点间隙(interstitial position)。钛合金的晶体结构是无序的并且其它元素的固溶度能够随着温度显著改变。通常，钛合金拥有熔化温度范围、环境温度下的良好延展性，并且它们的强度在高温下显著恶化。钛合金能够具有广范围的成分并且相对容易鋳造。同样根据本发明，提供了ー种部件，其包括砂型铸造铝化钛涡轮增压器涡轮机叶轮，直径超过200mm。砂型鋳造是铸造金属的传统方法。然而，在需要近终形以使得鋳造后的进ー步加エ最小化的情况中砂型鋳造已经被精密制造的熔模鋳造所取代，且经常被视为不利于合金特性。
优选地，所述部件以包括以下步骤的制造方法制造a)提供铝化钛熔融物；b)提供冷砂铸模；c)将铸模和熔融物装入真空或者惰性气氛室；d)在距旋转轴线ー距离处旋转铸模以在铸模的所有部分中产生至少30g (优选50g)的人造重力，(也就是说I. 2m的半径下至少等于120rpm旋转的加速度,优选150rpm和/或在I. 5m的半径下)；e)将熔融物沿所述旋转轴线倾倒入一个通道(gateway)中，其将熔融物引至比铸模的任意部分的最大半径更大的半径，所述通道被布置成沿与所述人造重力的方向相反的方向通入铸模；f)其中所述倾倒是在小于5秒钟填满铸模的速度下进行的。在一个实施例中，砂型铸模采用石墨涂覆砂以提供对液态金属的高抗浸湿性，以及高导热性。这确保了具有良好表面光洁度的铸件的生产。砂型铸模中的石墨在鋳造期间还提供惰性气氛以阻止铸模反应。石墨砂型铸模提供了高热传导性，这导致快速冷却以减少铸模反应并产生所需的细粒度结构。术语“冷(cold)”的意思是低于100° C的温度。有些温暖(例如超过50° C的温度)是理想的以确保砂中的水分被排出。砂型铸模优选制造成具有可控的铸模强度和挠性。优选地，铸模在长材部件的凸缘之间开槽，借此在施加在其上的力超过铸造期间所经历的カ但小于收缩期间由产品施加的力且处于其弾性屈服強度范围内时发生铸模的皱缩。这确保了在凝固和随后的冷却期间铸件的收缩不会产生裂縫。当然，虽然提供具有受控强度的机加工固体石墨铸模是可行的，但这将完全是不经济的，因为对于数百/数千部部件的批量生产来说毎次新铸模的加工将过于昂贵。砂型铸模在室温下被灌注以減少铸模反应并产生细粒度结构。沿与所述人造重力的方向相反地方向填充铸模提供了稳定的填充而无滞留空气，从而确保基本无杂质鋳造。优选地，铸模被布置在直径高达三米的灌注台上。优选地，重达ー吨的合金锭在所述室中被熔化，从而能够以批量生产的规模生产所需尺寸的铝化钛铸件。所述熔化优选通过电弧熔化，导致低过热，以使熔融物仅比合金的熔点高出约50°C。这确实导致金属在其坩埚(crucible)与铸模之间的转移中出现ー些凝固，但本发明的ー个方面是离心鋳造的迅速性，这减少了凝固至此程度的机会，其确保了铸模的完全填充。真空感应熔化也是熔化的一种可能方法。在另ー个实施例中，砂型铸模支撑陶瓷熔模壳，在铝化钛合金的实例中，所述陶瓷熔模壳包括折皱区(crumple zone)以适应铸造合金的显著冷却收缩率。在此类重力载荷下，金属的明显高密度具有两个效应。第一，尽管是迅速的填充方式，但当受到与重力方向相反的影响时高重力导致非常流畅的层流。第二，所有松散的夹杂物和气泡(这一般是砂型铸模的缺点)随着向前前进的液体被扫除，以使它们在铸模中的产品中并不明显。事实上，优选地，在铸模的内部径向存在捕获区，所述夹杂物被扫入所述捕获区但其稍后与产品分离。迄今为止，传统的砂型铸模被认为是留下了不可接受的粗糙表面。然而，在由于合金的快速冷却和凝固而导致的很小表面降级的条件下，表面缺陷能够通过机加工(例如通 过磨削)而容易地消除，并且，在任何情况中，与通过其他エ艺(在所述其他エ艺中可能由于与铸模的反应而产生显著的表面降级)鋳造的产品相比，一般需要较少的表面处理。合适的砂型铸模的构造处于本领域普通技术人员的现有能カ范围内，因此在此并不需要进ー步描述。然而，优选地，所述石墨涂覆砂由以下成分制造，所述成分按重量百分比计算包括石墨15-25%(18_23)无机粘合剂5-20% (7-12)砂55-80% (65-75)括号中的量是优选量。优选地，所述粘合剂包括(占全部成分的重量百分比)硅酸钠3-10% (4-7)水5-12% (3-6)括号中的是优选量。优选地，石墨被细碎并通过干混合与砂和硅酸钠粘合剂混合，在此基础上加入水并且混合物被湿滚以将石墨分解成为覆盖砂粒的乳池物(emulsion)。通过改变石墨的量而改变混合物的热传导性，借此能够改变铸模的冷却速率。通过改变粘合剂的量，能够改变烘烤后混合物的硬度。优选地，在待鋳造的部件具有较薄段的一区域中，在所述区域中铸模的热传导性与待鋳造的部件具有较厚段的另一区域相比被降低。优选地，在待鋳造的部分具有显著长度的凹角(包括长侧和两端)的情况下，优选地所述铸模的位于所述端之间的至少一部件包括的混合物与所述铸模的其它部件中相比具有较少的粘合剂，从而在冷却时所述至少一部件的收缩挤压所述端之间的铸模而它本身不会裂化。可替换地，在铸模中能够形成狭槽，以使得横跨狭槽的端的邻近待鋳造的部件的长侧的砂桥尽管足够坚固以承受鋳造期间施加的力，但并不足以坚固得能承受冷却期间所述部件收缩的收缩力。如上所述的，如果需要特殊的近终形形状，并且其并不能通过砂型铸模获得，那么本发明包括采用支撑在砂中的陶瓷壳的可能性。这意味着此壳可较薄，因为它是被砂机械地支撑。这还意味着使用了石墨涂覆砂的高传导性，其导致快速冷却，这对于铝化钛是至关重要的以避免不期望的反应，(虽然对于其它合金来说出于更有利的微结构的目的同样需要)。然而，此壳并不能薄到如下程度，所述程度即，当产品在合金的凝固期间收缩时该壳不受控制地开裂和损坏。出于这个目的，提供了已知的折皱区。优选地，陶瓷铸模表面涂覆有氧化锆。其它表面涂层当然也是可以的，其中的ー些(例如氧化钇)将改善鋳造部件的表面特性，但相当昂贵。
下面将结合附图仅通过实例的方式描述本发明的实施例，附图中图I是适于应用在本发明中的设备的局部剖视图； 图2是适于应用在本发明中的设备的穿过直浇ロ、通道和铸模截取的侧截面图；图3是沿图2中箭头A的方向的视图；以及图4是穿过典型砂型铸模截取的横截面图。
具体实施例方式现參考图1，设备10包括成两部分的密闭室12，上段12a和下段12b。此室容纳了铝化钛锭电极11，该铝化钛锭电极能够朝着水冷铜坩埚14被推进(通过未示出的机构)。室12被排空至大约O. Imm Hg的真空。在电极与坩埚之间产生电弧。这以与电极被推进基本相同的速度渐渐熔化了电极的合金，因此在大约30分钟内能够在坩埚中形成大约IOOOkg的熔融物。当已熔化且温度稳定时，坩埚被翻转以将熔融物倾倒入漏斗(tundish)16中，所述漏斗引导熔融物进入中央下浇ロ 18，该中央下浇ロ是室12的下段12b内的旋转台20的一部分。台20被安装在室12的基部中的轴承和密封件22上，并且ー个轴延伸贯穿所述室的ー个壁，直达飞轮滑轮24，通过任意合适的装置(例如皮帯)驱动所述飞轮滑轮，以使得所述台以大约100至150rpm (例如大约120rpm)的速度围绕旋转轴线50旋转。在I. 5m半径处,这导致24到37g之间的人造重力。在图2中，下浇ロ 18是圆锥形的，从而，当熔融物在正常地球重力的影响下进入该下浇ロ，并且当其通过与下浇ロ 18的壁的摩擦接触而开始旋转时，离心效应使熔融物保持与壁的接触并且将它向外抛，并从而辅助地球重力逐步向下。而且它确保了熔融物围绕下浇ロ的内侧均匀分布。当熔融物到达下浇ロ 18的底部时，它遇到多个通道26(在图3中示出了它们中的四个)，熔融物在人造、旋转引发的重力影响下沿着所述通道冲入。在台20的最大直径处，通道终止在接合点28处，在该接合点处通道变成铸模箱32中的竖直腿30。限定出铸模腔36的砂34位于铸模箱32中。通向腔36的入口 38位于最大直径处，从而，当金属进入铸模时，它是在与人造重力的方向相反的方向上进入的，所述方向几乎垂直于旋转轴线50。然而，铸模36由包括大约70%的橄榄石砂、20%的细碎石墨颗粒、以及5%的硅酸钠粉的砂混合物构成。这是通过干混合、然后在湿滚前用大约5%的水(所有百分比都是占全部成分的重量百分比)润湿混合物以将石墨磨碎成乳浊物，所述乳浊物潮湿并且用石墨涂覆砂粒。在通过在ー箱内围绕合适的模型(pattern)压制砂而形成第一铸模半部分54 (见图4)后，所形成的半模被放入烤炉中烘烤以使得硅酸钠固化从而将混合物粘合在一起。模型的另ー侧被压进单独的一些砂中以形成铸模的第二半部分56，该第二半部分然后与第一铸模半部分54配合以形成最終的铸模，该最終的铸模然后被插入钢箱32中，所述钢箱在离心期间支撑处于所经受的力的铸模。在铸模部分之间产生接头线58。可替换地，铸模能够衬有陶瓷熔模铸造壳60(在图4中作为ー种可能被部分示出)。在此情况下，砂围绕壳堆积。虽然与通常、无支撑的壳相比能够将壳60布置得较薄，但壳60仍然需要足够的强度以避免在凝固期间在关键位置处坍塌。可在非关键位置处提供折皱区62以适应收缩。在图4中将这些折皱区62示出为简单细小部分，但是通过在陶瓷壳中加工出空隙而实现更复杂的折皱区。然而，换句话说，该壳基本比通常的更薄，并且这能够将热快速传导至砂，实现快速凝固，这改进了颗粒结构并且减少铸模反应。在此示例中陶瓷壳的应用能够获得近终形形状，其中降低了由于液态金属与壳材料的反应引起的表面降级。另夕卜，能够获得总体来说理想的微晶结构，所述微晶结构具有一般小于500微米的颗粒尺寸，虽然这确实取决于合金和应用。
事实上，虽然通过相于对径向人造重力方向的反向填充以及实际经受的重力来说铸模的填充能够是快速的，但流动是层状并且平滑地进入铸模，这防止了能够扰乱铸模的内表面而导致表面和杂质碎片散裂的显著湍流。任何松散的砂粒通过向前运动而被扫除并且再次地，高重力增强了任何密度变化，确保了轻质材料不会被包含在模铸产品内。結果，实现了低报废率。回到图4，本发明主要与长材产品中被鋳造的铝化钛有关，所述长材产品特别是具有凹角形状的，也就是说，在三个正交方向上具有形态的复杂形状并且因此具有两个端头锚索和之间的条帯。在这些情况中，由锚索之间的收缩施加的力能够大于材料的极限抗张強度。在图4中，待铸造的涡轮翼片70具有端部凸缘72、74，它们在铸模36中精确形成锚索，由长侧76分开。理想地，长侧的长度是400mm或者更长。然而，与涡轮增压器叶轮(尤其是大型的那些)一祥，其它形态(例如涡轮翼片中的冷却通道)同样形成了凹角。为了适应铸造后在这些区域中产生的应力，能够如上所描述那样提供折皱区62并且采用陶瓷売。可替换地，或者另外，能够在铸模中形成狭缝78，在狭缝与长侧76之间具有易碎桥80。当长侧收缩时，狭缝皱缩保护部件。然而，并非所有的凹角都如所示的那样明显，并且有时希望铸模是完整的并且，取代提供狭缝，铸模的特定位置处由具有较少硅酸钠的砂混合物形成，以使它在收缩カ的作用下破碎并且变形。通过改变铸件的特定区域处的混合物的石墨含量来提供类似的用于调整以适应待鋳造的产品中的局部问题的能力，所述特定区域例如是指如果整个铸模均采用优选石墨含量和冷却速度的话，较薄且因此可能过快凝固而引起未铸满的部件。因此采用变化的砂混合物的铸模构造使得铸模能够具有适于待鋳造的特定形态的不同特征。在本说明书的描述和权利要求中，词语“包括(comprise)”和“包含(contain)”及它们的变型是指“包括但不限于(including but not limited to)”,并且不_在(并且也不是)排除其它部分、附加、部件整体或者步骤。在本说明书的描述和权利要求中，除非本文另有要求，否则单数也包含复数。特别地，当使用不定冠词时，除非本文另有要求，否则此表述应被理解为考虑到复数和単数。结合本发明的特定方面、实施例或者实例描述的特性、整体、特征、化合物、化学基或者组群将被理解为适用于在此描述的任何其它方面、实施例或者实例，除非与之矛盾。在本说明书中(包含任何所附权利要求、说明书摘要和附图)公开的所有特性和/或所公开的任意方法或者过程的所有步骤能够以任意组合方式组合，除非所述组合中的至少ー些特性和/或步骤是互相排斥的。本发明并不受到任何前述实施例的细节的约束。本发明扩展至本说明书中(包括任何所附权利要求、说明书摘要和附图)所公开的特征的任意新颖特征，或者任意新颖组合，或者扩展至所公开的任意方法或者过程的步骤的任意新颖步骤，或者任意新颖组合。 读者的注意力被引向与本申请有关的与本说明书同步提交或者先于本说明书提交的并且通过本说明书向公开查阅领域开放的论文和文件，并且所有这些论文和文件的内容在此通过引用被包含其中。
权利要求
1.ー种部件，包括砂型铸造铝化钛涡轮翼片，超过200mm长。
2.根据权利要求I所述的部件，至少为400mm长,优选超过500mm长。
3.ー种部件，包括砂型鋳造铝化钛车辆涡轮增压器涡轮机叶轮，直径超过200_。
4.根据权利要求1、2或3所述的部件，包括以下合金中的ー种a)Ti-46Al-8Nb(at. %)b)Ti-45Al-2Nb-2Mn(at. %)和c)Ti46A18Ta(at. %)。
5.一种制造任一前述权利要求所述的部件的方法，所述方法包括的步骤有 a)提供铝化钛熔融物； b)提供冷砂型铸丰吴； c)将铸模和熔融物装入真空或者惰性气氛室； d)在距旋转轴线ー距离处旋转所述铸模以在所述铸模的所有部分中产生至少20g(优选50g)的人造重力，(也就是说I. 2m的半径下至少等于120rpm旋转的加速度,优选I. 5m下的 150rpm)； e)将所述熔融物沿所述旋转轴线倾倒入通道中，所述通道将所述熔融物引至比所述铸模的任意部分的最大半径更大的半径，所述通道被布置成沿与所述人造重力的方向相反的方向通入所述铸摸； f)其中所述倾倒是在小于5秒钟填满铸模的速度下进行的。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述砂型铸模包括石墨涂覆砂以提供以下中的至少ー项 对于液态金属的相对高的抗湿性； 相对高的热传导性，以加速冷却，从而减少铸模反应并且给出细粒度结构；和 在铸造期间的相对惰性气氛，以防止铸模反应， 所有这些相対性均是相对于无涂覆砂而言。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，鋳造之前所述铸模的温度在50°C到100° C之间。
8.根据权利要求5、6或7所述的方法，其中，所述砂型铸模支撑陶瓷熔模壳，所述陶瓷熔模壳包括折皱区以适应铸造金属的显著冷却收缩率。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述陶瓷熔模壳被表面涂覆有氧化锆。
10.根据权利要求5至7中的任一项所述的方法，其中，砂型铸模被制造成具有可控的铸模强度和挠性。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述铸模被开槽，从而在产品所施加的カ超过鋳造期间所经受的カ但处于凝固中的铸造产品的弾性屈服強度范围内的情况下发生铸模的皱缩。
12.根据权利要求5至11中的任一项所述的方法，其中，所述铸模被布置在直径长达三米的旋转灌注台上。
13.根据权利要求5至12中的任一项所述的方法，其中，重达ー吨的锭在所述室中被熔化，从而能够以批量生产的规模生产所需尺寸的铝化钛铸件。
14.根据权利要求5至14中的任一项所述的方法，其中，所述熔化是通过电弧熔化，导致低过热，并且因而熔融物比铝化钛的熔点高40到60° C之间。
15.根据权利要求6、或权利要求7至14中的任一项从属于权利要求6时所述的方法，其中，所述石墨涂覆砂由以下组合物生产，所述组合物包括以重量计算的 石墨15-25% 无机粘合剂5-20%砂 55-80%。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述石墨涂覆砂是由以下组合物生产，所述组合物包括以重量计算的 石星18_23% 无机粘合剂7-12%砂 65-75%。
17.根据权利要求15或者16所述的方法，其中，所述粘合剂包括以占整个组合物重量计算的 硅酸钠3-10% 水 5-12%
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述粘合剂包括以占整个组合物重量计算的 硅酸钠4-7% 水 3-6%
19.根据权利要求17或者18所述的方法，其中，所述石墨被细碎并且通过干混合与砂及硅酸钠粘合剂混合，之后加入水，并且混合物被湿滚以将石墨分解成涂覆砂粒的乳浊物。
20.根据权利要求15至19所述的方法，其中，所述粘合剂的量被改变以改变烘烤后混合物的硬度，从而能够在所述铸模中形成局部折皱区。
21.根据权利要求5至20中的任一项所述的方法，其中，所采用的所述石墨的量被改变以改变混合物的热传导性，从而能够改变所述铸模的冷却速率。
22.根据权利要求210所述的方法，其中，待鋳造的部分具有薄段区域并且所述区域中铸模的热传导性与待鋳造的部分的具有较厚段的另一区域相比被降低。
23.根据权利要求20所述的方法、或根据权利要求21或22当从属于权利要求20时所述的方法，其中，待鋳造的部分具有显著长度的凹角，包括长侧和两端，并且处于所述两端之间的所述铸模的至少一部分包括的混合物中的粘合剂比所述铸模的其它部分中的混合物的粘合剂少，因而在冷却时该部分的收缩挤压所述端之间的所述铸模而它本身并不开ο
24.根据权利要求20所述的方法、或者根据权利要求21、22或者23当从属于权利要求20时所述的方法，其中待鋳造的部分具有显著长度的凹角，包括长侧和两端，并且在所述铸模中形成狭缝，以使横跨狭缝的端部的邻近待鋳造的部分的长侧的砂桥足够坚固以承受铸造期间施加的力，但并不足以坚固得能承受冷却期间收缩部分的收缩力。
全文摘要
一种制造部件的方法，所述部件具有至少一个大于200mm的尺寸，所述方法包括的步骤有a)提供铝化钛熔融物；b)提供冷砂型铸模；c)将铸模和熔融物放入真空或者惰性气氛室；d)在距旋转轴线一距离处旋转铸模以在铸模的所有部分中产生至少30g的人造重力；e)将熔融物沿所述旋转轴线倒入通道中，所述通道将熔融物导向比铸模的任意部分的最大半径更大的半径，通道被布置成在与所述人造重力的方向相反的方向上通向铸模；f)其中所述倾倒是以小于5秒钟填满铸模的速度进行的。此方法对于铸造应用在发电工业中的长材涡轮翼片或者大型汽车涡轮增压器叶轮是有效的。
文档编号B22D13/04GK102869465SQ201080055199
公开日2013年1月9日 申请日期2010年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者阿克塞尔·卢科, 凯文·弗朗西斯·卡罗尔, 弗雷德里克·达尔蒂格 申请人:钛合金特殊技术欧洲股份公司