一种TiAl金属间化合物铸锭的真空铸造方法与流程

本发明属于材料加工技术领域，尤其是涉及一种TiAl金属间化合物铸锭锭的真空铸造方法。

背景技术：

钛铝金属间化合物密度小，强度大、硬度大，耐高温性能强，其抗腐蚀性能及耐摩擦性能高，尤其是TiAl金属间化合物因具有高比强度、高比刚度、耐蚀、耐磨、耐高温以及优异的抗氧化性能等优点，正在成为当代航空航天工业、民用工业等领域的优秀候选结构材料之一，特别是在航空发动机叶片领域具有广阔的应用前景。3D打印，或称增材制造作为近年来兴起的一种快速成型工艺，采用逐层铺粉，激光或电子束融化成型的方式，实现了精密部件的精加工成型，并且避免了铸造过程出现的缩孔缩松等缺陷，成为一种新兴的材料加工手段。

目前3D打印所用的粉料，一般通过熔炼后真空浇注成铸锭，随后二次熔炼并采用雾化法制粉的方式获得，而在真空熔炼和浇注过程中，通常是在真空感应熔炼炉中熔炼保温后浇注到模具中，由于模具预热后需要经历放入感应炉、抽真空、熔炼、浇注等过程，温度会下降，同时合金锭中央容易出现缩孔，宏观偏析等问题，造成铸锭利用率下降，并且在后续切割过程中，缩孔内很容易附着污物，且难以清除，同时钛铝金属间化合物在液态下的反应活性非常高，容易与模具发生反应，对制粉造成影响，因而寻找一种减少铸锭缩孔且避免与模具反应的铸造方法具有重要的意义。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种TiAl金属间化合物锭的真空铸造方法。

本发明完整的技术方案包括：

一种TiAl金属间化合物锭的真空铸造方法，包括如下步骤，将感应熔炼炉关闭，密封抽真空，开启感应加热方法进行加热时熔化金属，熔炼温度为1750-1830℃，完全熔化后保温5-10min后浇注，金属熔体流入模具；

所述的模具高度为40-50cm，模具横截面为矩形，尺寸为20cm*20cm，包括依次连接的第一边、第二边、第三边和第四边，模具底部设有水冷铜盘，水冷铜盘内有循环冷却水通道，第一边和第二边一侧设有水雾冷喷头，第一边和第二边连接处为圆角过渡，第三边和第四边的拐角连接处设有电阻加热体；

金属熔体浇入模具后，模具底部的水冷铜盘在底部对模具进行冷却，冷却水量为10-15L/min，使熔体形成一个自下而上的纵向温度梯度，水雾冷喷头对模具的第一边和第二边进行冷却，喷雾压力为0.05-0.08Mpa，电阻加热体对第三边和第四边的拐角连接处加热，电阻加热温度为800-1000℃，使熔体形成一个从一侧到另一侧的横向温度梯度，

凝固结束后，脱模取出，切除第三边和第四边边缘处的部分，得到合金铸锭。

选择的合金组分为按原子百分比包括Al：39-40％，Cr：1.2-1.5-％，Nb：1.6-1.8％，Si：0.05-0.11％，Mo：0.2-0.3％，V：2.2-2.8％，B：0.03-0.04％，La：0.02-0.04％，余量为Ti。

本发明相对于现有技术的优点在于：

现有技术中铸锭的生产一般采用圆柱形铸锭，部分采用通过底部冷却的方式使其凝固，上述方式带来的问题是最后凝固部位位于铸锭中心，形成沿铸锭轴线的缩孔缩松，上述缩孔缩松在后续加工过程带来非常大的麻烦，需要沿轴线切割，然后切除缩孔部分，本发明通过设计方形铸锭，采用底部和两侧边冷却，另外两侧边保温的方式，形成斜向的温度梯度，最后凝固部位集中在两侧边的边缘处，避免了中心处的缩孔，在后续加工中只需要完成一次切割即可，提高了铸锭利用率和生产效率。

附图说明

图1为本发明所用铸造模具正视图。

图2为本发明所用铸造模具俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

选择的合金组分为按原子百分比包括Al：39-40％，Cr：1.2-1.5-％，Nb：1.6-1.8％，Si：0.05-0.11％，Mo：0.2-0.3％，V：2.2-2.8％，B：0.03-0.04％，La：0.02-0.04％，余量为Ti。

一种TiAl金属间化合物铸锭的真空铸造方法，将感应熔炼炉关闭，密封抽真空到10^-3-10^-4pa，开启感应加热方法进行加热时熔化合金，加热功率为250-300KW，熔炼温度为1750-1800℃，完全熔化后保温5-10min后浇注，金属熔体流入模具1；

所述的模具高度为40-50cm，模具横截面为矩形，尺寸为20cm*20cm，包括依次连接的第一边2、第二边3、第三边4和第四边5，模具底部设有水冷铜盘6，水冷铜盘内有循环冷却水通道7，该循环冷却水通道为迷宫式结构，第一边和第二边一侧设有水雾冷喷头8，第一边和第二边连接处为圆角过渡，第三边和第四边的拐角连接处设有电阻加热体9，该电阻加热体为切割成扇形的炉膛，内嵌电阻炉丝，电阻丝连接电源，正对第三边和第四边的拐角连接处。

金属熔体浇入模具后，模具底部的水冷铜盘在底部对模具进行冷却，冷却水量为10-15L/min，使熔体形成一个自下而上的纵向温度梯度，水雾冷喷头对模具的第一边和第二边进行冷却，喷雾压力为0.05-0.08Mpa，电阻加热体对第三边和第四边的拐角连接处加热，使熔体形成一个从一侧到另一侧的横向温度梯度，电阻加热温度为800-1000℃，

以上的纵向温度梯度和横向温度形成一个斜向温度梯度，使固液界面从第一边和第二边连接处的底部向第三边和第四边连接处的顶部推进，最后凝固部位位于第三边和第四边连接处附近，将缩孔缩松集中于此。

凝固时间为3-5min，凝固结束后，脱模取出，切除第三边和第四边边缘处的部分，得到合金铸锭。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。