一种ztg6合金铸件冷却过程中预防裂纹缺陷的方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种ZTG6合金铸件冷却过程中预防裂纹缺陷的方法，属于热处理技术领域。
【背景技术】
[0002]ZTG6合金是一种近a型600°C高温钛合金，该合金具有高温抗蠕变性能及抗氧化性能，它能长时间工作在600°C温度下，是未来新型发动机重要结构件的备选材料之一。铸造ZTG6合金一方面具有抗蠕变强度高，屈服强度高的优点，另外一方面该合金存在塑性较低、脆性较大，容易形成热裂纹的倾向。铸造ZTG6合金是一种高合金化的合金，Al元素当量高，Al元素当量达到8.8%，铸造ZTG6合金恪炼完成后，在冷却、凝固过程中，由于液态ZTG6合金收缩应力大，补缩能力不足，造成液态ZTG6合金凝固、冷却后易形成裂纹。铸造凝固后的裂纹缺陷严重影响铸件的性能，特别是拉伸强度、疲劳性能以及塑性。对于发动机用钛合金铸件是不允许存在裂纹。ZTG6合金铸件的凝固产生的裂纹不容易修复。因此，在ZTG6合金在合金液冷却过程中降低热应力是避免铸件形成裂纹的重要措施，也是提高铸件性能的有效途径。
[0003]国内外与之类似的近a型600°C高温钛合金绝大部分采用非铸造成型，对于某些复杂结构的构件，铸造是唯一的成型工艺，而且成本低于其它制造工艺。目前铸造工艺是制备ZTG6构件是ZTG6合金的新的研究方向。
【发明内容】
[0004]本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种ZTG6合金铸件冷却过程中预防裂纹缺陷的方法，其目的在于预防ZTG6合金铸件成型冷却过程中产生裂纹，以提高ZTG6合金铸件浇注成型后铸件成品率的方法。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0006]该种ZTG6合金铸件冷却过程中预防裂纹缺陷的方法，其特征在于:该方法的步骤如下:
[0007]步骤一、将待浇注ZTG6合金铸件的精密铸造模壳外表面紧密包裹厚度为1mm?30mm的石棉层，放置在台车炉内加热至700°C?800°C并保温热透，然后放置在真空电极自耗炉内；
[0008]步骤二、熔炼ZTG6合金并进行浇注，20min?30min后将浇注后的精密铸造模壳从真空电极自耗炉中取出，然后将浇注后的精密铸造模壳置于已经预热到700°C?900°C的台车炉内，关闭台车炉炉门，保持炉内温度2h?4h后，停止加热，使浇注后的精密铸造模壳随炉自然冷却至250°C?350°C，启动加热保持台车炉内温度6h?8h，停止加热，关闭台车炉，使浇注后的精密铸造模壳随炉自然冷却至室温。
[0009]ZTG6合金铸件的的重量超过150KG时，精密铸造模壳外表面紧密包裹的石棉层厚度为30mm ；
[0010]ZTG6合金铸件的的重量为100KG?150KG时，精密铸造模壳外表面紧密包裹的石棉层厚度为15mm?30mm ；
[0011]ZTG6合金铸件的的重量小于100KG时，精密铸造模壳外表面紧密包裹的石棉层厚度为10mm?ISmm0
[0012]本发明技术方案的优点是利用了提高待浇注模壳的温度，相当于提高了 ZTG6合金的充型过热度，提高液态金属的温度。同时又利用热处理工艺降低液态ZTG6合金冷却速率，降低ZTG6合金凝固、冷却过程产生的热应力，保持铸件在较高温度范围内冷却，避免裂纹产生。消除了铸件裂纹缺陷、提高了铸件合格率，为ZTG6合金铸件在航空、航天发动机领域的进一步应用奠定了基础。
【具体实施方式】
[0013]实施例一:
[0014]本实施例中的ZTG6合金铸件冷却过程中预防裂纹缺陷的方法的步骤如下:
[0015]步骤一、将待浇注ZTG6合金铸件的精密铸造模壳外表面紧密包裹厚度为30mm的石棉层，放置在台车炉内加热至800°C并保温2h后以热透，然后放置在500KG真空电极自耗炉内；
[0016]步骤二、熔炼ZTG6合金并进行浇注，以熔炼电流为35000A，完成浇注20min后将浇注后的精密铸造模壳从真空电极自耗炉中取出，然后将浇注后的精密铸造模壳置于已经预热到9000C的台车炉内，关闭台车炉炉门，保持炉内温度4h后，停止加热，使浇注后的精密铸造模壳随炉自然冷却至350°C，启动加热保持台车炉内温度8h，停止加热，关闭台车炉，使浇注后的精密铸造模壳随炉自然冷却至室温。
[0017]实施例二:
[0018]本实施方式是通过以下步骤实现的:步骤一、浇注:将铸造ZTG6合金铸件精密铸造模壳放置在真空电极自耗炉内，精密铸造模壳外表面致密包裹厚度为30毫米厚的石棉。将其放置台车炉加热至800°C，并保温2h，保温时间到后取出模壳，将其放置在500KG真空电极自耗炉内。在ZTG6合金熔炼过程中，合金熔炼电流选择35000A，完成金属液浇注成型；；步骤二、多重热处理:完成金属液浇注成型30分钟后，打开真空电极自耗炉，取出已成型的模壳，将其置于已经预热预热2h的850°C的台车炉内，关闭台车炉炉门，保持炉内850°C温度4h，保温时间到后，关闭台车炉，使成型模壳随炉冷却至300°C温度，再次加热台车炉保持炉内温度到300°C，保温7h，保温时间到后，关闭台车炉，随炉冷却至室温。即得到无裂纹的ZTG6合金铸件。
[0019]实施例三:本实施方式是通过以下步骤实现的:步骤一、浇注:将铸造ZTG6合金铸件精密铸造模壳放置在真空电极自耗炉内，精密铸造模壳外表面致密包裹厚度为10毫米厚的石棉。将其放置台车炉加热至700°C，并保温lh，保温时间到后取出模壳，将其放置在100KG真空电极自耗炉内。在ZTG6合金熔炼过程中，熔炼电流选择22000A，完成金属液浇注成型；；步骤二、多重热处理:完成金属液浇注成型30分钟后，打开真空电极自耗炉，取出已成型的模壳，将其置于已经预热Ih的600°C的台车炉内，关闭台车炉炉门，保持炉内600°C温度3h，保温时间到后，关闭台车炉，使成型模壳随炉冷却至250°C温度，再次加热台车炉保持炉内温度到250°C，保温6h，保温时间到后，关闭台车炉，随炉冷却至室温。即得到无裂纹的ZTG6合金铸件。
【主权项】
1.一种ZTG6合金铸件冷却过程中预防裂纹缺陷的方法，其特征在于:该方法的步骤如下: 步骤一、将待浇注ZTG6合金铸件的精密铸造模壳外表面紧密包裹厚度为1mm?30mm的石棉层，放置在台车炉内加热至700°C?800°C并保温热透，然后放置在真空电极自耗炉内； 步骤二、熔炼ZTG6合金并进行浇注，20min?30min后将浇注后的精密铸造模壳从真空电极自耗炉中取出，然后将浇注后的精密铸造模壳置于已经预热到700°C?900°C的台车炉内，关闭台车炉炉门，保持炉内温度2h?4h后，停止加热，使浇注后的精密铸造模壳随炉自然冷却至250 °C?350 °C，启动加热保持台车炉内温度6h?8h，停止加热，关闭台车炉，使浇注后的精密铸造模壳随炉自然冷却至室温。2.根据权利要求1所述的ZTG6合金铸件冷却过程中预防裂纹缺陷的方法，其特征在于:ZTG6合金铸件的的重量超过150KG时，精密铸造模壳外表面紧密包裹的石棉层厚度为30mm ； ZTG6合金铸件的的重量为100KG?150KG时，精密铸造模壳外表面紧密包裹的石棉层厚度为15_?30_ ; ZTG6合金铸件的的重量小于100KG时，精密铸造模壳外表面紧密包裹的石棉层厚度为1mm ?15mm0
【专利摘要】本发明是一种ZTG6合金铸件冷却过程中预防裂纹缺陷的方法，该方法是利用了提高待浇注模壳的温度，相当于提高了ZTG6合金的充型过热度，提高液态金属的温度。同时又利用热处理工艺降低液态ZTG6合金冷却速率，降低ZTG6合金凝固、冷却过程产生的热应力，保持铸件在较高温度范围内冷却，避免裂纹产生。消除了铸件裂纹缺陷、提高了铸件合格率，为ZTG6合金铸件在航空、航天发动机领域的进一步应用奠定了基础。
【IPC分类】B22D30/00
【公开号】CN105057645
【申请号】CN201510271563
【发明人】莫晓飞, 南海, 赵嘉琪, 魏战雷
【申请人】中国航空工业集团公司北京航空材料研究院
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年5月25日