本发明涉及铸造领域，具体涉及发动机叶片的精密铸造方法。
背景技术：
钛合金密度小，比强度高，耐腐蚀，由于该一系列优异的特性，被广泛地应用于航空航天工业、能源工业、海上运输工业等方面。欧洲航天局也曾启动了航空研究计划，就是旨在掌握钛铝基合金航空发动机叶片和燃气轮机叶片。飞机发动机推重比是评价现代飞机发动机的主要指标之一，它对飞机性能有着决定性的作用。当前应用于发动机叶片的时候，较为常见的成型方法为精密铸造方法。采用熔模精密铸造工艺制备TiAl基合金构件，特别是形状复杂的构件，可得到无余量或近无余量的精密复杂构件，大幅度减少金属损耗，提高材料的利用率，减少大量机加工工时，大幅度降低生产成本。
目前使用较多的钛合金精密铸造用型壳，大致可分为：石墨型壳、钨面层陶瓷型壳、氧化物陶瓷型壳等。但是由于模具形成方式的不足以及铸造过程的参数设计不合理，导致成型后的零件表面和内部缺陷均比较多。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种叶片的铸造方法；为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种叶片的铸造方法，包括模具设计、模具制造，原料熔炼，下料准备，离心铸造，第一次冷却，第二次成型，第二次冷却，切边和喷砂，热等静压步骤；所述叶片为发动机叶片，其材质为钛铝铌合金，所述钛铝铌合金的组成按重量百分比为45～48％的铝、5～6.8％的铌、3.1～4.2％的镁、V：1.2～1.5％，Ta：0.002～0.008％、0.10～0.28％的碳，余量为钛和不可避免的杂质；
所述模具设计的步骤为，采用水溶性型芯，采用现有CAD系统设计得到发动机叶片的CAD模型，采用现有快速成型工艺进行快速成型，激光烧结逐层烧结直径小于0.1mm的聚苯乙烯粉，再浸蜡后制得熔模，然后对熔模进行表面与内部的清洗；
所述模具制造的步骤为，将熔模浸入到面层涂料中沾浆30～45s后取出，然后进行面层的撒砂、干燥，得到模壳，将模壳放入加热炉中，在温度为380～500℃中保温2.5～3h，然后继续升温为820～870℃，保温2.5～3h，继续升温为1050～1150℃，保温2.5～3h，然后随炉冷却到室温，得到模具；
所述原料熔炼的步骤为，将待熔炼的原材料放入坩埚中，将坩埚置于真空感应炉的坩埚熔炼室内，先采用惰性气体对坩埚熔炼室进行4～8次的冲洗，最终保持坩埚熔炼室的真空度为10-5～10-3mbar进行熔炼，熔炼完成后保温10～15min，使得原料中的各元素均匀；
所述下料准备的步骤为，用石棉包裹模具制造步骤得到的模具，进行预热后下料，所述预热的温度为400～610℃；
所述离心铸造的工艺参数为，离心转速为195rpm～385rpm，浇铸时间为6～8s；
所述第一次冷却的步骤为，出炉空冷，将型芯溶出后，清洗零件并烘干；所述第二次成型的步骤为，将第一次冷却后得到的铸件放入预热到910～990℃的模具中，然后在加热炉内加热到1050～1150℃，然后进行离心铸造，离心转速为195rpm～385rpm；所述第二次冷却的步骤为，出炉空冷；所述切边和喷砂的步骤为，采用机械方法清除型壳，将浇铸系统切除，用高压水切掉工艺边，进行喷砂处理；
所述热等静压的步骤为，热等静压的温度为为950～990℃，热等静压的压力100～180MPa，保压时间为3～6小时。
作为优选，所述坩埚为水冷铜坩埚。
作为优选，所述的惰性气体对坩埚熔炼室进行4～8次的冲洗为，先将坩埚熔炼室抽真空至10-5～10-3mbar，然后充入氩气至10～14mbar，然后再抽真空至10-5～10-3mbar，如此反复共4～8次。
作为优选，所述面层涂料为氧化锆、二醋酸锆、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇通过搅拌、静置而得到的。
作为优选，所述面层涂料中氧化锆、二醋酸锆、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇的重量份比例为3.8～4.2：1：0.0004～0.001：0.0006～0.0012。
作为优选，所述待熔炼的原材料为纯铝、铌化铝、纯碳、镁铝中间合金和海绵钛。作为优选，热等静压之后还包括退火步骤，所述退火步骤为将热等静压之后的叶片在退火炉中加热到680～710℃，保温60～180min后，出炉空冷直至室温。
本发明的效果在于：通过特定的模具制造和设计过程，使得模具符合发动机叶片的特定需求；通过离心铸造参数的设定，使得内部缺陷得到很好的消除；通过二次成型和二次冷却，使得内部组织均匀稳定且使得内部缺陷得到非常好的消除，并且保证了表面缺陷的良好的消除率；热等静压参数的设定使得内部微观组织更加均匀；通过特定温度和时间的退火处理，使得发动机叶片具有良好的强度和韧性。
具体实施方式
实施例1
叶片的铸造方法，包括模具设计、模具制造，原料熔炼，下料准备，离心铸造，第一次冷却，第二次成型，第二次冷却，切边和喷砂，热等静压步骤；
所述叶片为发动机叶片，其材质为钛铝铌合金，所述钛铝铌合金的组成按重量百分比为46％的铝、5.8％的铌、3.8％的镁、V：1.25％，Ta：0.0028％、0.18％的碳，余量为钛和不可避免的杂质；
所述模具设计的步骤为，采用水溶性型芯，采用现有CAD系统设计得到发动机叶片的CAD模型，采用现有快速成型工艺进行快速成型，激光烧结逐层烧结平均直径为0.08mm的聚苯乙烯粉，再浸蜡后制得熔模，然后对熔模进行表面与内部的清洗；
所述模具制造的步骤为，将熔模浸入到面层涂料中沾浆35s后取出，然后进行面层的撒砂、干燥，得到模壳，将模壳放入加热炉中，在温度为480℃中保温2.6h，然后继续升温为850℃，保温2.8h，继续升温为1060℃，保温2.7h，然后随炉冷却到室温，得到模具；所述面层涂料为氧化锆、二醋酸锆、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇通过搅拌、静置而得到的；其重量份比例为3.9：1：0.0008：0.0009；
所述原料熔炼的步骤为，将待熔炼的原材料放入水冷铜坩埚中，所述待熔炼的原材料为纯铝、铌化铝(铌铝中间合金)、纯碳、镁铝中间合金和海绵钛；将坩埚置于真空感应炉的坩埚熔炼室内，先采用惰性气体对坩埚熔炼室进行6次的冲洗，先将坩埚熔炼室抽真空至10-5mbar，然后充入氩气至12mbar，然后再抽真空至10-5mbar，如此反复共6次；最终保持坩埚熔炼室的真空度为3x 10-4mbar进行熔炼，熔炼完成后保温14min，使得原料中的各元素均匀；
所述下料准备的步骤为，用石棉包裹模具制造步骤得到的模具，进行预热后下料，所述预热的温度为510℃；
所述离心铸造的工艺参数为，离心转速为285rpm，浇铸时间为7s；所述第一次冷却的步骤为，出炉空冷，将型芯溶出后，清洗零件并烘干；所述第二次成型的步骤为，将第一次冷却后得到的铸件放入预热到985℃的模具中，然后在加热炉内加热到1080℃，然后进行离心铸造，离心转速为355rpm；所述第二次冷的步骤为，出炉空冷；所述切边和喷砂的步骤为，采用机械方法清除型壳，将浇铸系统切除，用高压水切掉工艺边，进行喷砂处理；所述热等 静压的步骤为，热等静压的温度为为980℃，热等静压的压力为160MPa，保压时间为4.5小时。
实施例2：
叶片的铸造方法，包括模具设计、模具制造，原料熔炼，下料准备，离心铸造，第一次冷却，第二次成型，第二次冷却，切边和喷砂，热等静压步骤；所述叶片为发动机叶片，其材质为钛铝铌合金，所述钛铝铌合金的组成按重量百分比为48％的铝、5.9％的铌、3.7％的镁、V：1.35％，Ta：0.006％、0.28％的碳，余量为钛和不可避免的杂质；
所述模具设计的步骤为，采用水溶性型芯，采用现有CAD系统设计得到发动机叶片的CAD模型，采用现有快速成型工艺进行快速成型，激光烧结逐层烧结平均直径为0.09mm的聚苯乙烯粉，再浸蜡后制得熔模，然后对熔模进行表面与内部的清洗；
所述模具制造的步骤为，将熔模浸入到面层涂料中沾浆38s后取出，然后进行面层的撒砂、干燥，得到模壳，将模壳放入加热炉中，在温度为490℃中保温2.8h，然后继续升温为860℃，保温2.7h，继续升温为1055℃，保温2.8h，然后随炉冷却到室温，得到模具；所述面层涂料为氧化锆、二醋酸锆、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇通过搅拌、静置而得到的；其重量份比例为4.0：1：0.0009：0.0008；
所述原料熔炼的步骤为，将待熔炼的原材料放入水冷铜坩埚中，所述待熔炼的原材料为纯铝、铌化铝(铌铝中间合金)、纯碳、镁铝中间合金和海绵钛；将坩埚置于真空感应炉的坩埚熔炼室内，先采用惰性气体对坩埚熔炼室进行5次的冲洗，先将坩埚熔炼室抽真空至10-4mbar，然后充入氩气至11mbar，然后再抽真空至10-4mbar，如此反复共5次；最终保持坩埚熔炼室的真空度为5x 10-4mbar进行熔炼，熔炼完成后保温18min，使得原料中的各元素均匀；
所述下料准备的步骤为，用石棉包裹模具制造步骤得到的模具，进行预热后下料，所述预热的温度为520℃；
所述离心铸造的工艺参数为，离心转速为295rpm，浇铸时间为10s；所述第一次冷却的步骤为，出炉空冷，将型芯溶出后，清洗零件并烘干；所述第二次成型的步骤为，将第一次冷却后得到的铸件放入预热到995℃的模具中，然后在加热炉内加热到1070℃，然后进行离心铸造，离心转速为365rpm；所述第二次冷却的步骤为，出炉空冷；所述切边和喷砂的步骤为，采用机械方法清除型壳，将浇铸系统切除，用高压水切掉工艺边，进行喷砂处理；所述热等静压的步骤为，热等静压的温度为为990℃，热等静压的压力为165MPa，保压时间 为4.6小时。
实施例3：叶片的铸造方法，包括模具设计、模具制造，原料熔炼，下料准备，离心铸造，第一次冷却，第二次成型，第二次冷却，切边和喷砂，热等静压步骤；所述叶片为发动机叶片，其材质为钛铝铌合金，所述钛铝铌合金的组成按重量百分比为45.2％的铝、6.0％的铌、3.9％的镁、V：1.45％，Ta：0.0068％、0.38％的碳，余量为钛和不可避免的杂质；所述模具设计的步骤为，采用水溶性型芯，采用现有CAD系统设计得到发动机叶片的CAD模型，采用现有快速成型工艺进行快速成型，激光烧结逐层烧结平均直径为0.07mm的聚苯乙烯粉，再浸蜡后制得熔模，然后对熔模进行表面与内部的清洗；所述模具制造的步骤为，将熔模浸入到面层涂料中沾浆42s后取出，然后进行面层的撒砂、干燥，得到模壳，将模壳放入加热炉中，在温度为490℃中保温2.6h，然后继续升温为850℃，保温2.6h，继续升温为1052℃，保温2.6h，然后随炉冷却到室温，得到模具；所述面层涂料为氧化锆、二醋酸锆、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇通过搅拌、静置而得到的；其重量份比例为4.1：1：0.0007：0.0007；所述原料熔炼的步骤为，将待熔炼的原材料放入水冷铜坩埚中，所述待熔炼的原材料为纯铝、铌化铝(铌铝中间合金)、纯碳、镁铝中间合金和海绵钛；将坩埚置于真空感应炉的坩埚熔炼室内，先采用惰性气体对坩埚熔炼室进行4次的冲洗，先将坩埚熔炼室抽真空至10-4mbar，然后充入氩气至11mbar，然后再抽真空至10-4mbar，如此反复共4次；最终保持坩埚熔炼室的真空度为10-4mbar进行熔炼，熔炼完成后保温19min，使得原料中的各元素均匀；
所述下料准备的步骤为，用石棉包裹模具制造步骤得到的模具，进行预热后下料，所述预热的温度为530℃；
所述离心铸造的工艺参数为，离心转速为298rpm，浇铸时间为11s；所述第一次冷却的步骤为，出炉空冷，将型芯溶出后，清洗零件并烘干；所述第二次成型的步骤为，将第一次冷却后得到的铸件放入预热到994℃的模具中，然后在加热炉内加热到1072℃，然后进行离心铸造，离心转速为368rpm；所述第二次冷却的步骤为，出炉空冷；所述切边和喷砂的步骤为，采用机械方法清除型壳，将浇铸系统切除，用高压水切掉工艺边，进行喷砂处理；
所述热等静压的步骤为，热等静压的温度为为992℃，热等静压的压力为168MPa，保压时间为4.8小时。