述的传统Zr02型壳具体制备过程如下:
[0082]—、面层楽料的配制:在搅拌速度为30r/min的条件下向400g碳酸错钱溶胶中加入4g消泡剂和4.5g润湿剂，得到混合液，然后以加入速度为250g/min向混合液中加入1200g的ZrO2粉末，在搅拌速度为30r/min的条件下搅拌混合至ZrO 2粉末均勾分散在混合液中，然后在搅拌速度为90r/min的条件下搅拌24h，再静置10h，得到面层浆料；
[0083]二、面层型壳的制备:将蜡模浸入步骤一得到的面层浆料中，转动蜡模使蜡模表面完全被面层浆料涂覆，然后将涂覆有面层浆料的蜡模提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有面层浆料的蜡模表面均匀淋撒一层粒度为80目的Zr02#，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥24h，得到面层型壳；
[0084]所述的恒温恒湿参数为:温度为25 °C，湿度为50 %?60 % ;
[0085]三、背层型壳的制备:在搅拌速度为30r/min的条件下向500g娃溶胶中以加入速度为250g/min加入100g娃藻土，然后在搅拌速度为50r/min的条件下搅拌混合6h，得到背层浆料，然后将步骤二得到的型壳浸入背层浆料中，转动临面层型壳使临面层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的临面层型壳提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有背层浆料的临面层型壳表面均匀淋撒一层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h，得到背层型壳；
[0086]所述的恒温恒湿参数为:温度为25 °C，湿度为50 %?60 % ;
[0087]四、封浆:将步骤三得到的得到背层型壳进行3次背层撒砂操作，然后将干燥后的背层型壳浸入步骤三中所述的背层浆料中，转动背层型壳使背层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的背层型壳提起，在恒温恒湿的条件下干燥48h，得到封浆后的型壳；
[0088]所述的背层撒砂操作步骤为:将步骤三得到的得到背层型壳进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在背层型壳的表面均匀淋撒一层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥24h ;
[0089]所述的恒温恒湿参数为:温度为25 °C，湿度为50 %?60 % ;
[0090]五、脱蜡与焙烧:将步骤四得到的封浆后的型壳进行蒸汽脱蜡，脱蜡压力为0.6MPa，脱蜡时间8min，将脱蜡完成的型壳放入高温马弗炉中随炉升温至温度为200°C，并在温度为200°C下保温2h，继续升温至温度为500°C，并在温度为500°C下保温2h，再升温至温度为900°C，并在温度为900°C下保温2h，完成焙烧，得到含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳；
[0091]步骤一中所述的ZrO2粉末的粒度为320目。
[0092]步骤一中所述的消泡剂为有机硅消泡剂:以甲基硅油为主体，添加乳化剂和扩散剂精制而成，市售广品。
[0093]步骤一中所述的润湿剂为JFC:由烷基苯酚与环氧乙烷缩合制成，市售产品。
[0094](一 )米用电火花线切割方法从铸件上切取Φ 1mmX 1mm试样，扫描试样经金相砂纸从60目磨到2000目，再用0.5微米金刚石颗粒精抛，得到待检测试样。
[0095]对对照试验的传统Zr02型壳浇注TiAl合金铸件的待检测试样和试验二的含钨+Al2O3型壳浇注TiAl合金铸件的待检测试样进行扫描，得到如图1所示的传统ZrO2型壳浇注TiAl合金铸件的SEM照片和如图2所示的试验二的含钨+Al2O3型壳浇注TiAl合金铸件的SEM照片，从图1和图2可以看出，传统的ZrO2型壳与TiAl合金界面反应剧烈，粘砂严重，而试验二型壳铸件表面光亮，钨酸铵溶胶中加入Al2O3粉料型壳与TiAl合金界面反应轻微，无粘砂层。
[0096]( 二)将对照试验的传统Zr02型壳浇注TiAl合金铸件的待检测试样和试验二的含钨+Al2O3型壳浇注TiAl合金铸件的待检测试样用CLEMEX全自动显微硬度计对界面层进行显微硬度测试，得到如图3所示的传统Zr02型壳浇注TiAl合金铸件界面反应层硬度变化趋势图和如图4所示的试验二的含钨+Al2O3型壳浇注TiAl合金铸件界面反应层硬度变化趋势图，从图3和图4可以看出本发明产品的界面反应层是20 μ m，传统ZrO2型壳界面反应层是40 μ m，本发明界面反应程度要弱于传统ZrO2型壳。
【主权项】
1.一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行: 一、面层楽料的配制:在搅拌速度为20r/min?40r/min的条件下向妈酸钱溶胶中加入消泡剂和润湿剂，得到混合液，然后以加入速度为200g/min?300g/min向混合液中加入Al2O3粉末，在搅拌速度为20r/min?40r/min的条件下搅拌混合至Al 203粉末均勾分散在混合液中，然后在搅拌速度为80r/min?100r/min的条件下搅拌22h?24h，再静置8h?12h，得到面层浆料； 所述的Al2O3粉末与钨酸铵溶胶的质量比为(2.5?3):1 ;所述的钨酸铵溶胶与消泡剂的质量比为100: (0.05?0.2);所述的钨酸铵溶胶与润湿剂的质量比为100: (0.05?0.2); 二、面层型壳的制备:将蜡模浸入步骤一得到的面层浆料中，转动蜡模使蜡模表面完全被面层浆料涂覆，然后将涂覆有面层浆料的蜡模提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有面层浆料的蜡模表面均匀淋撒一层粒度为80目的Al2O3砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h?24h，得到面层型壳； 所述的恒温恒湿参数为:温度为25°C，湿度为50%?60% ; 三、背层型壳的制备:在搅拌速度为20r/min?40r/min的条件下向娃溶胶中以加入速度为200g/min?300g/min加入娃藻土，然后在搅拌速度为40r/min?60r/min的条件下搅拌混合6h，得到背层浆料，然后将步骤二得到的面层型壳浸入背层浆料中，转动面层型壳使面层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的面层型壳提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有背层浆料的面层型壳表面均匀淋撒一层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h?24h，得到背层型壳； 所述的硅溶胶与硅藻土的质量比为1: (1.6?2.2); 所述的恒温恒湿参数为:温度为25°C，湿度为50%?60% ; 四、封浆:将步骤三得到的得到背层型壳进行3次背层撒砂操作，然后将干燥后的背层型壳浸入步骤三中所述的背层浆料中，转动背层型壳使背层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的背层型壳提起，在恒温恒湿的条件下干燥45h?50h，得到封楽■后的型壳； 所述的背层撒砂操作步骤为:将步骤三得到的背层型壳进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在背层型壳的表面均匀淋撒一层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h?24h ； 所述的恒温恒湿参数为:温度为25°C，湿度为50%?60% ; 五、脱蜡与焙烧:将步骤四得到的封浆后的型壳进行蒸汽脱蜡，脱蜡压力为0.5MPa?0.7MPa，脱蜡时间为6min?lOmin，将脱蜡完成的型壳放入高温马弗炉中随炉升温至温度为200°C，并在温度为200°C下保温2h，继续升温至温度为500°C，并在温度为500°C下保温2h，再升温至温度为900°C，并在温度为900°C下保温2h，完成焙烧，得到含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳。2.根据权利要求1所述的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于步骤一中所述的Al2O3粉末的粒度为320目。3.根据权利要求1所述的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于步骤一中所述的Al2O3粉末与钨酸铵溶胶的质量比为2.6:14.根据权利要求1所述的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于步骤一中所述的消泡剂为有机硅消泡剂。5.根据权利要求1所述的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于步骤一中所述的润湿剂为JFC。6.根据权利要求1所述的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于步骤一中所述的钨酸铵溶胶与消泡剂的质量比为100:0.1。7.根据权利要求1所述的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于步骤一中所述的钨酸铵溶胶与润湿剂的质量比为100:0.125。8.根据权利要求1所述的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于步骤四中所述的硅溶胶与硅藻土的质量比为1:2.00
【专利摘要】一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法。本发明涉及一种TiAl合金熔模精密铸造型壳的制备方法。本发明的目的是要解决现有TiAl合金熔模精密铸造陶瓷型壳成本高、铸件表面粘砂层较厚以及界面反应严重的问题。方法：一、面层浆料的配制；二、面层型壳的制备；三、背层型壳的制备；四、封浆；五、脱蜡与焙烧。本发明是在钨酸铵溶胶中加入低成本的Al2O3粉末，经过一定的焙烧工艺后，生成高惰性耐火材料，显著降低TiAl合金熔模精密铸造界面反应的程度，达到降低TiAl合金熔模精密铸造成本、减小界面反应的目的。本发明的型壳铸件表面光亮，无明显粘砂，界面反应层厚度约为20μm，与传统型壳相比有很大改善。
【IPC分类】B22C9/04, B22C3/00
【公开号】CN105195674
【申请号】CN201510732361
【发明人】陈玉勇, 贾燚, 肖树龙, 徐丽娟, 田竟, 曹守臻, 韩建超
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年11月2日