专利名称：一种钛合金铸造用复合型芯制备方法
技术领域：
本发明涉及一种低成本复合型芯制备方法，特别是本发明适合钛合金铸造使用。
背景技术：
随着航天、航空、舰船、石油化工等领域的飞速发展，对复杂型腔、薄壁钛合金铸件的需求越来越多，此类产品主要通过熔模精密铸造工艺来进行铸造成型，铸件复杂型腔和盲腔结构主要通过在蜡模中放置Y2O3陶瓷型芯来铸出，但是适合钛合金铸造用的陶瓷型芯制作成本高昂，仅仅应用于附加值非常高的钛合金铸件的生产中，限制了钛合金铸件的推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于钛合金铸造用复合型芯，这种复合型芯具有低成本(成本约为Y2O3陶瓷型芯的1/5)、高尺寸精度、高表面质量、高化学稳定性的特点。采用的技术方案
一种钛合金铸造用复合型芯制备方法，包括下述工艺步骤
一、制备复合型芯原坯1、原料选配
原料由A1203、CaO、莫来石粉和硅溶胶混合制备成，其配料比以质量百分比计为莫来石粉 35-44. 7%、Α120343-54· 7%,CaOO. 1%-0. 3%、硅溶胶 5%_12%。硅溶胶浓度为 25-35%，莫来石粉粒度为50 70目。2、复合型芯原坯成型
取莫来石粉35-44. 7%、硅溶胶5%-12%放入容器内混合均匀，再加入43-54. 7%的Al2O3粉进行混合，最后加入O. 1-0. 3%的CaO粉进行充分混合。将混合均匀的上述原料倒入准备好的铝制复合型芯模具中，利用木槌进行逐层捣实。将捣实好的型芯原坯放入低温烘箱中进行广3小时烘烤，然后从烘箱中拿出备用。烘烤温度为150-300°C。二、复合型芯原坯面层涂料制备1.原料选配
原料由Zr02、Y2O3和分散氧化铝溶液混合制成，其配料比以质量百分比计为=ZrO2粉52% 70%、Y2O3粉5% 8%、浓度为35-45%的分散氧化铝溶液25% 40%。2.涂料制备
先取25-40%的分散氧化铝溶液倒入容器中，再将5-8%的Y2O3粉倒入容器中搅拌30-40分钟，最后将52-70%Zr02粉倒入容器中搅拌60分钟，将搅拌好的涂料备用。三、复合型芯原坯涂挂面层涂料
将预先制备好的复合型芯原坯表面用气体喷吹干净后，浸入上述涂料中，然后取出放置到恒温、恒湿风干架上进行干燥24小时，风干温度为16°C 25°C，将干燥好的型芯，放入烘箱中在500°C飞00°C温度烘烤I小时，然后用抛光轮将型芯表面抛光平整。四、复合型芯烧结
将表面抛光好的复合型芯放入高温烧结炉内进行1200°c 1300°C烧结3飞小时，炉冷至室温，将烧结好的复合型芯取出后，重新进行抛光打磨，即得。本发明的优点
利用本专利方法能够实现大幅度降低复合型芯制作成本，提高复合型芯尺寸精度和表面质量，从而大幅度降低钛合金铸件的铸造成本。
具体实施例方式实施例一· 一种钛合金铸造用复合型芯制备方法，包括下述工艺步骤
一、制备复合型芯原坯
取40%莫来石粉和10. 9%硅溶胶混合均匀，再加入49%的Al2O3粉进行混合，最后加入O. 1%的CaO充分混合均匀，备用。将混合均匀的上述原料倒入铝制复合型芯模具中，用木槌进行逐层捣实。将捣实好的型芯原坯放入低温烘箱中(烘烤温度150°C ^300°C )，烘烤2-3小时，取出备用。二、复合型芯原坯面层涂料制备
取分散氧化铝溶液25%倒入容器内，再将8%的Y2O3粉倒入容器中搅拌30分钟，最后取67%的ZrO2粉倒入容器中搅拌60分钟，即为面层涂料。三、复合型芯原坯涂挂面层涂料
将预先制备好的复合型芯原坯表面用气体喷吹干净后，浸入上述涂料中，然后取出放置到恒温、恒湿风干架上进行干燥24小时。风干温度为25°C将干燥好的型芯，放入烘箱中在500°C飞00°C温度下烘烤I小时，然后用抛光轮将型芯表面抛光平整。四、复合型芯烧结
将表面抛光好的复合型芯放入高温烧结炉内进行1200°C 1300°C烧结3飞小时，炉冷至室温，将烧结好的复合型芯取出后，重新进行抛光打磨，即得。实施例二
一种钛合金铸造用复合型芯制备方法，包括下述工艺步骤
一、制备复合型芯原坯
取35%莫来石粉和10%硅溶胶混合均匀，再加入54. 7%的Al2O3粉进行混合，最后加入O. 3%的CaO充分混合均匀，备用。将混合均匀的上述原料倒入铝制复合型芯模具中，用木槌进行逐层捣实。将捣实好的型芯原坯放入低温烘箱中(烘烤温度150°C ^300°C )，烘烤2-3小时，取出备用。二、复合型芯原坯面层涂料制备
取分散氧化铝溶液35%倒入容器内，再将5%的Y2O3粉倒入容器中搅拌30分钟，最后60%的ZrO2粉倒入容器中搅拌60分钟，即为面层涂料。三、复合型芯原坯涂挂面层涂料将预先制备好的复合型芯原坯表面用气体喷吹干净后，浸入上述涂料中，然后取出放置到恒温、恒湿风干架上进行干燥24小时。风干温度为16°C，将干燥好的型芯，放入烘箱中5000C飞00°C烘烤I小时，然后用抛光轮将型芯表面抛光平整。四、复合型芯烧结
将表面抛光好的复合型芯放入高温烧结炉内进行1200°C 1300°C烧结3飞小时，炉冷至室温，将烧结好的复合型芯取出后，重新进行抛光打磨，即得。实施例三
一种钛合金铸造用复合型芯制备方法，包括下述工艺步骤
一、制备复合型芯原坯 取41%莫来石粉和10. 8%硅溶胶混合均匀，再加入48%的Al2O3粉进行混合，最后加入O. 2%的CaO充分混合均匀，备用。将混合均匀的上述原料倒入铝制复合型芯模具中，用木槌进行逐层捣实。将捣实好的型芯原坯放入低温烘箱中(烘烤温度150°C ^300°C )，烘烤2_3小时，取出备用。二、复合型芯原坯面层涂料制备
取分散氧化铝溶液40%倒入容器内，再将6%的Y2O3粉倒入容器中搅拌40分钟，最后54%的ZrO2粉倒入容器中搅拌60分钟，即为面层料。三、复合型芯原坯涂挂面层涂料
将预先制备好的复合型芯原坯表面用气体喷吹干净后，浸入上述涂料中，然后取出放置到恒温、恒湿风干架上进行干燥24小时。风干温度为20°C，将干燥好的型芯，放入烘箱中5000C飞00°C烘烤I小时，然后用抛光轮将型芯表面抛光平整。四、复合型芯烧结
将表面抛光好的复合型芯放入高温烧结炉内进行1200°C 1300°C烧结3飞小时，炉冷至室温，将烧结好的复合型芯取出后，重新进行抛光打磨，即得。
权利要求
1.一种钛合金铸造用复合型芯制备方法，包括下述工艺步骤 (1)、制备复合型芯原坯 ①、原料选配 原料由A1203、CaO、莫来石粉和硅溶胶混合制备成，其配料比以质量百分比计为莫来石粉 35-44. 7%、Al20343-54. 7%、CaOO. 1%-0. 3%、硅溶胶 5%_12%，硅溶胶浓度为 25-35%，莫来石粉粒度为50 70目； ②、复合型芯原坯成型 取莫来石粉35-44. 7%、硅溶胶5%-12%放入容器内混合均匀，再加入43-54. 7%的Al2O3粉进行混合，最后加入O. 1-0. 3%的CaO粉进行充分混合； 将混合均匀的上述原料倒入准备好的铝制复合型芯模具中，利用木槌进行逐层捣实；将捣实好的型芯原坯放入低温烘箱中进行2 3小时烘烤，然后从烘箱中拿出备用；烘烤温度为 150-3000C ； (2)、复合型芯原坯面层涂料制备 ①、原料选配 原料由Zr02、Y2O3和分散氧化铝溶液混合制成，其配料比以质量百分比计为=ZrO2粉52% 70%、Y2O3粉5% 8%、浓度为35-45%的分散氧化铝溶液25% 40% ； ②、涂料制备 先取25-40%的分散氧化铝溶液倒入容器中，再将5-8%的Y2O3粉倒入容器中搅拌30-40分钟，最后将52-70%Zr02粉倒入容器中搅拌60分钟，将搅拌好的涂料备用； (3 )、复合型芯原坯涂挂面层涂料 将预先制备好的复合型芯原坯表面用气体喷吹干净后，浸入上述涂料中，然后取出放置到恒温、恒湿风干架上进行干燥24小时，风干温度为16°C _25°C，将干燥好的型芯，放入烘箱中在500°C飞00°C温度烘烤I小时，然后用抛光轮将型芯表面抛光平整； (4)、复合型芯烧结 将表面抛光好的复合型芯放入高温烧结炉内进行1200°C 1300°C烧结3飞小时，炉冷至室温，将烧结好的复合型芯取出后，重新进行抛光打磨，即得。
全文摘要
一种钛合金铸造用复合型芯制备方法，是用莫来石粉35-44.7%、Al2O343-54.7%、CaO0.1%-0.3%和硅溶胶制成复合型芯原坯，再将25-40%的分散氧化铝溶液倒入容器中，再加入5-8%的Y2O3粉和52-70%的ZrO2粉混均，制成涂料。将制成的复合型芯原坯放上述涂料中，取出后风干24小时，再在500-600℃下烘烤1小时，最后将挂涂料的复合型芯表面抛光，并放入焙烧炉内在1200-1300℃下烧结3-5小时，炉冷至室温后重新抛光打磨，即得。利用本发明方法能够实现大幅度降低复合型芯制作成本，提高复合型芯尺寸精度和表面质量，从而大幅度降低钛合金铸件的铸造成本。
文档编号B22C3/00GK102989994SQ20121049211
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者谢华生, 赵军, 史昆, 刘时兵, 于志强, 刘宏宇, 闫平, 刘鸿羽 申请人:沈阳铸造研究所