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TiAl基合金熔模精密铸造用型壳制备工艺研究

周浩

   TiAl基合金具有低密度、较高的杨氏模量和高温强度、良好的抗蠕变及抗氧化性等优点,在航空航天工业、汽车工业中的轻质耐高温结构部件中具有很好的应用前景。熔模精密铸造是生产低成本大型复杂薄壁铸件的理想成形技术。 本文对钛铝基合金精密铸造用型壳的面层材料进行了优化选择,比较了氧化钇、氧化钙、氧化锆、氧化铝以及氧化铝与氧化锆的混合物(比例为1:1)与Ti-43Al-9V-0.3Y(at%)的界面反应情况,测量了钛铝基合金中元素分布线扫描和显微硬度,最终选定氧化锆作为型壳面层材料。制定了氧化锆陶瓷型壳的涂挂、脱蜡和焙烧工艺,并研究了粉液比、细粉含量、焙烧温度等参数对型壳面层强度的影响,最终确定了氧化锆陶瓷型壳的合理制备工艺。 提出了一种能够改善型壳退让性的方法:在涂料中添加适量的高聚物和水乳胶,型壳经焙烧后在其内部出现了孔洞,强度有所降低。当涂料中添加物的加入量为0.02~0.03%(wt%)时,能够很好的改善钛铝基合金精铸用型壳的退让性。脱蜡参数为压力7kg/cm2,脱蜡时间5分钟;型壳的焙烧工艺为:在200℃保温1小时,升温至400℃继续保温1小时,再升温至1150℃后保温2小时。使用上述工艺制备出的型壳,浇注出了成形良好的钛铝基合金“工”字形试样。 本实验选择了成分为Ti-43Al-9V-0.3Y(at%)合金,使用德国LinnV-3,3-TITAN高频离心铸钛机研究了铸件尺寸、浇注温度、型壳预热温度、离心转速等因素对钛铝基合金与氧化锆型壳的界面反应的影响。 对钛铝基合金试样与型壳界面反应层进行硬度测量和元素分布线扫描分析表明:随着浇注温度和型壳预热温度的升高,O元素向钛铝基合金中扩散的距离增大,反应层的厚度随之增大,离心转速对反应层厚度影响不够明显,但是随着转速的增加,铸件表面的粗糙度有所增加。通过X射线衍射分析了界面反应生成相,研究表明:在高温熔融状态下,合金元素与氧化锆型壳发生反应并生成了新相Y2(Zr0.45Ti0.55)2O7,并对界面反应机理进行了分析。……   
[关键词]:熔模精密铸造;TiAl基合金;多孔型壳;退让性;界面反应
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:哈尔滨工业大学2007年
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