專利名稱：用TiAlC基陶瓷粉料作為金屬及鈦合金鑄造面層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造合金面層方法，特別是涉及一種用TiAlC基陶瓷粉料作為金屬及鈦合金鑄造面層的方法。
背景技術(shù)：
鈦及鈦合金由于具有優(yōu)異的特性，被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。而鈦合金零件的生產(chǎn)成本居高不下。合金熔模精密鑄造是鈦合金成型的重要方法之一，是人們探索降低鈦合金零件的生產(chǎn)成本的成功技術(shù)路線。但由于鈦具有很高的化學(xué)活性，熔融鈦幾乎能和所有的耐火材料發(fā)生反應(yīng)。常用的耐火材料，都會與熔融鈦發(fā)生劇烈反應(yīng)，而無法用于鈦合金的熔模精密鑄造面層造型材料。化學(xué)穩(wěn)定性較高的氧化釔、氧化鋯或鎢粉等是目前鈦合金熔模精密鑄造中常用的造型材料，但這些材料同樣存在著售價昂貴和生產(chǎn)工藝復(fù)雜的問題。而層狀結(jié)構(gòu)的三元碳化物陶瓷TiAlC基金屬陶瓷粉或陶瓷塊具有獨特的結(jié)構(gòu)特點，不但兼顧了陶瓷的強抗腐蝕性、抗氧化、高溫穩(wěn)定性和金屬的良好導(dǎo)電性，因此可以替代價格昂貴、工藝復(fù)雜的氧化釔、氧化鋯或鎢粉等，并且熔融鈦液不發(fā)生反應(yīng)，使其更適合作為鈦合金鑄造面層材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用TiAlC基陶瓷粉料作為金屬及鈦合金鑄造面層的方法。TiAlC基金屬陶瓷粉或陶瓷砂粒作為鈦合金鑄造面層材料，可以保證在高溫下不與鈦合金發(fā)生反應(yīng)，可以替代氧化釔，降低生產(chǎn)成本，解決鈦合金的熔模精密鑄造面層造型材料昂貴和生產(chǎn)工藝復(fù)雜的問 題。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
用TiAlC基陶瓷粉料作為金屬及鈦合金鑄造面層的方法，其所述方法包括TiAlC基金屬陶瓷粉作為金屬鈦和鈦合金精密鑄造的面層材料，或作為金屬鈦和鈦合金砂型鑄造的面層涂料JiAlC基金屬陶瓷粉或陶瓷塊為Ti2AlCji3AlCyTiCh ;所述方法包括如下制備過程將原材料各組分按配比稱料，進而進行球磨、烘干、壓片、燒結(jié)，得到Ti3AlC2塊體材料；將其進行切割打磨成砂粒，使用醋酸鋯為粘結(jié)劑，將其粘成所需的復(fù)合基型殼，以待使用；進行型殼試驗，在真空感應(yīng)加熱爐中，將Ti合金置于氧化鈣坩堝中熔化，熔煉時，爐內(nèi)在真空后充氬氣，將鈦合金澆入鑄型中，待鑄件溫度降低至室溫時取出制得表面光滑的鈦合金鑄件。用TiAlC基陶瓷粉料作為金屬及鈦合金鑄造面層的方法，其所述方法包括TiAlC基金屬陶瓷粉作為金屬鈦和鈦合金精密鑄造的面層材料，或作為金屬鈦和鈦合金砂型鑄造的面層涂料JiAlC基金屬陶瓷粉或陶瓷塊為Ti2AlCji3AlC^TiCh ;將原材料各組分按配比稱料，進而進行球磨、烘干、壓片、燒結(jié)，得到TiCh塊體料；將燒結(jié)后的塊體砸碎，研磨成粉體，得到TiCh金屬陶瓷粉體；Ti(Vx金屬陶瓷粉體、JFC型表面活性劑和辛醇放入釔溶膠中配制成涂料；將TiCh涂料均勻地涂掛在蠟型表面，重復(fù)撒砂成金屬陶瓷粉體；待型殼面層充分干燥后涂掛背層；背層涂料由莫來石粉體和硅溶膠組成，待型殼充分干燥后，對型殼脫蠟，脫蠟后的型殼在焙燒爐中隨爐冷卻，以待使用，將鈦合金澆入殼型后制得表面光潔的鈦合金鑄件。所述的用TiAlC基陶瓷粉料作為金屬及鈦合金鑄造面層的方法，其所述制備TiAlC基金屬陶瓷粉過程中混有少量的Ti3Al、TiC、石墨以及TiAl3雜相。本發(fā)明的優(yōu)點與效果是
本發(fā)明可解決鈦合金的熔模精密鑄造面層造型材料昂貴和生產(chǎn)工藝復(fù)雜的問題的難題，本發(fā)明可使用TiAlC基金屬陶瓷的粉體材料和塊體材料作為面層材料，價格較低，工藝制備簡單，并且高溫下不與熔融鈦液發(fā)生反應(yīng)，制得的鈦合金表面光潔。而且可以替代氧化釔、氧化鋯或鎢粉等材料，降低生產(chǎn)成本，帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細說明。使用TiAlC基陶瓷粉料或陶瓷塊體作為金屬及鈦合金鑄造的面層材料，將TiAlC基金屬陶瓷粉或陶瓷砂粒作為鈦合金熔模鑄造面層材料。TiAlC基金屬陶瓷粉或陶瓷塊可分為Ti2AlC、Ti3AlC2、Ti(Vx以及在制備TiAlC基金屬陶瓷粉過程中混有少量的Ti3Al、TiC、石墨以及TiAl3等雜相。TiAlC基金屬陶瓷粉可作為金屬鈦和鈦合金精密鑄造的面層材料，也可作為金屬鈦和鈦合金砂型鑄造的面層涂料。實施例1
制備Ti3AlC2金屬陶瓷塊體，按照比例進行配比的組粉加入Ti粉、Al粉、C粉、剛玉球和無水乙醇在依照如下重量分數(shù)比例稱量
Ti粉48份；
Al粉9份；
C粉8份；
剛玉球325份(5:1);
無水乙醇適量。制備Ti3AlC2金屬陶瓷的方法如下
(A)將原材料各組分按配比稱料，進而進行球磨、烘干、壓片、燒結(jié)，得到Ti3AlC2塊體材
料；
(B)將得到Ti3AlC2金屬陶瓷塊體，將其進行切割打磨成325、100目砂粒，使用醋酸鋯為粘結(jié)劑，將其粘成所需的復(fù)合基型殼，以待使用；
(C)進行型殼試驗，在真空感應(yīng)加熱爐中，將Ti合金置于氧化鈣坩堝中熔化，熔煉時，爐內(nèi)在真空度7 Pa以下后，充氬氣；
(D)將鈦合金澆入鑄型中，待鑄件溫度降低至室溫時取出，可制得表面光滑的鈦合金鑄件。實施例2
制備Ti2AlC-TiC-Ti3Al金屬陶瓷塊體，按照比例進行配比的組粉加入Ti粉、Al粉、C粉、剛玉球和無水乙醇在依照如下重量分數(shù)比例稱量
Ti粉32份； Al粉9. 9份；
C粉3. 6份；
剛玉球227. 5份(5:1);
無水乙醇適量。制備上述Ti2AlC-TiC-Ti3Al金屬陶瓷的方法如下
(A)將原材料各組分按配比稱料，進而進行球磨、烘干、壓片、燒結(jié)，得到Ti2AlC-TiC-Ti3Al 塊體材料；
(B)將得到Ti2AlC-TiC-Ti3Al金屬陶瓷塊體，將其進行切割打磨成100目砂粒，使用高溫粘結(jié)劑，將其粘成所需的復(fù)合基型殼，以待使用；
(C)進行型殼試驗，在真空感應(yīng)加熱爐中，將金屬Ti置于氧化鈣坩堝中熔化，熔煉時，爐內(nèi)在真空度7 Pa以下后，充氬氣；
(D)將鈦合金澆入鑄型中，待鑄件溫度降低至室溫時取出，可制得表面光滑的鈦合金鑄件。實施例3
制備TiCh金屬陶瓷塊體，按照比例進行配比的組粉加入=Ti粉、Al粉、C粉、剛玉球和無水乙醇在依照如下重量分數(shù)比例稱量
Ti粉48份；
Al粉9. 9份；
C粉7. 2份；
剛玉球325. 5份(5:1);
制備上述TiCVx金屬陶瓷的方法如下
(A)將原材料各組分按配比稱料，進而進行球磨、烘干、壓片、燒結(jié)，得到TiCh塊體材
料；
(B)將得到TiCh金屬陶瓷塊體，將其進行切割打磨成100目砂粒，使用高溫粘結(jié)劑，將其粘成所需的復(fù)合基型殼，以待使用；
(C)進行型殼試驗，在真空感應(yīng)加熱爐中，將Ti合金置于氧化鈣坩堝中熔化，熔煉時，爐內(nèi)在真空度7 Pa以下后，充氬氣；
(D)將鈦合金澆入鑄型中，待鑄件溫度降低至室溫時取出，可制得表面光滑的鈦合金鑄件。實施例4
按照比例進行配比的組粉加入Ti粉、Al粉、C粉、磨球在依照如下重量分數(shù)比例稱
量
Ti粉48份；
Al粉9份；
C粉8份；
剛玉球325份(5:1)。制備上述Ti3AlC2-TiC-Ti3Al金屬陶瓷粉體的方法如下
(A)將原材料各組分按配比稱料，進而進行球磨、烘干、壓片、燒結(jié)，得到Ti3AlC2塊體材
料；(B)將燒結(jié)后的塊體砸碎，研磨成粉體，得到Ti3AlC2金屬陶瓷粉體；
(C)將Ti3AlC2少量JFC型表面活性劑和辛醇放入醋酸鋯溶膠中配制成涂料。(w(Ti3A1C2-TiC-Ti3A1)%=100，粉液比為 O. 19)
(D)將Ti3AlC2-TiC-Ti3Al涂料均勻地涂掛在蠟型表面，重復(fù)兩次；
(E)撒砂用平均粒度為130μ m Ti3AlC2金屬陶瓷粉體·
(F)待型殼面層充分干燥后涂掛背層。背層涂料則由莫來石粉體和硅溶膠組成；
(G)待型殼充分干燥后，對型殼脫蠟，脫蠟后的型殼在焙燒爐中隨爐冷卻，以待使用；
(H)將鈦合金燒入殼型后,可制得表面光潔的鈦合金鑄件。實施例5
按照原比例進行配比的組粉加入Ti粉、Al粉、C粉在依照如下重量分數(shù)比例稱量 Ti粉32份；
Al粉9. 9份；
C粉3. 6份。制備上述Ti2AlC金屬陶瓷的方法如下
(A)將原材料各組分按配比稱料，進而進行球磨、烘干、壓片、燒結(jié)，得到Ti2AlCl塊體材
料；`
(B)將燒結(jié)后的塊體砸碎，研磨成粉體，得到Ti2AlC金屬陶瓷粉體；
(C)Ti2AlC金屬陶瓷粉體、少量JFC型表面活性劑和辛醇放入釔溶膠中配制成涂料；
(D)將Ti2AlC涂料均勻地涂掛在蠟型表面，重復(fù)兩次；
(E)撒砂用平均粒度為130μ HiTi2AlC金屬陶瓷粉體；
((F)待型殼面層充分干燥后涂掛背層。背層涂料則由莫來石粉體和硅溶膠組成；
(G)待型殼充分干燥后，對型殼脫蠟，脫蠟后的型殼在焙燒爐中隨爐冷卻，以待使用；
(H)將鈦合金燒入殼型后,可制得表面光潔的鈦合金鑄件。實施例6
按照原比例進行配比的組粉加入Ti粉、Al粉、C粉依照如下重量分數(shù)比例稱量
Ti粉48份；
Al粉9. 9份；
C粉7. 2份。制備上述TiCh金屬陶瓷粉體的方法如下
(A)將原材料各組分按配比稱料，進而進行球磨、烘干、壓片、燒結(jié)，得到TiCh塊體料；
(B)將燒結(jié)后的塊體砸碎，研磨成粉體，得到TiCh金屬陶瓷粉體；
(C)TiCh金屬陶瓷粉體、少量JFC型表面活性劑和辛醇放入釔溶膠中配制成涂料；
(D)將TiCh涂料均勻地涂掛在蠟型表面，重復(fù)兩次；
(E)撒砂用平均粒度為130μ mTiCh金屬陶瓷粉體；
(F)待型殼面層充分干燥后涂掛背層。背層涂料則由莫來石粉體和硅溶膠組成；
(G)待型殼充分干燥后，對型殼脫蠟，脫蠟后的型殼在焙燒爐中隨爐冷卻，以待使用；
(H)將鈦合金燒入殼型后,可制得表面光潔的鈦合金鑄件。
權(quán)利要求
1.用TiAlC基陶瓷粉料作為金屬及鈦合金鑄造面層的方法，其特征在于，所述方法包括TiAlC基金屬陶瓷粉作為金屬鈦和鈦合金精密鑄造的面層材料，或作為金屬鈦和鈦合金砂型鑄造的面層涂料；TiAlC基金屬陶瓷粉或陶瓷塊為Ti2AlC、Ti3AlC2, TiC1^x ;所述方法包括如下制備過程將原材料各組分按配比稱料，進而進行球磨、烘干、壓片、燒結(jié)，得到Ti3AlC2塊體材料；將其進行切割打磨成砂粒，使用醋酸鋯為粘結(jié)劑，將其粘成所需的復(fù)合基型殼，以待使用；進行型殼試驗，在真空感應(yīng)加熱爐中，將Ti合金置于氧化鈣坩堝中熔化，熔煉時，爐內(nèi)在真空后充氬氣，將鈦合金澆入鑄型中，待鑄件溫度降低至室溫時取出制得表面光滑的鈦合金鑄件。
2.用TiAlC基陶瓷粉料作為金屬及鈦合金鑄造面層的方法，其特征在于，所述方法包括TiAlC基金屬陶瓷粉作為金屬鈦和鈦合金精密鑄造的面層材料，或作為金屬鈦和鈦合金砂型鑄造的面層涂料JiAlC基金屬陶瓷粉或陶瓷塊為Ti2AlC、Ti3AlC2, TiC1^x ;將原材料各組分按配比稱料，進而進行球磨、烘干、壓片、燒結(jié)，得到TiCh塊體料；將燒結(jié)后的塊體砸碎，研磨成粉體，得到TiCh金屬陶瓷粉體JiCh金屬陶瓷粉體、JFC型表面活性劑和辛醇放入釔溶膠中配制成涂料；將TiCh涂料均勻地涂掛在蠟型表面，重復(fù)撒砂成金屬陶瓷粉體；待型殼面層充分干燥后涂掛背層；背層涂料由莫來石粉體和硅溶膠組成，待型殼充分干燥后，對型殼脫蠟，脫蠟后的型殼在焙燒爐中隨爐冷卻，以待使用，將鈦合金澆入殼型后制得表面光潔的鈦合金鑄件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用TiAlC基陶瓷粉料作為金屬及鈦合金鑄造面層的方法，其特征在于，所述制備TiAlC基金屬陶瓷粉過程中混有少量的Ti3Al、TiC、石墨以及TiAl3雜相。
全文摘要
用TiAlC基陶瓷粉料作為金屬及鈦合金鑄造面層的方法，涉及一種鑄造合金面層方法，TiAlC基金屬陶瓷粉或陶瓷塊為Ti2AlC、Ti3AlC2、TiC1-x；所述方法包括如下制備過程將原材料各組分按配比稱料，進而進行球磨、烘干、壓片、燒結(jié)，得到Ti3AlC2塊體材料；將其進行切割打磨成砂粒，使用醋酸鋯為粘結(jié)劑，將其粘成所需的復(fù)合基型殼，以待使用；進行型殼試驗，在真空感應(yīng)加熱爐中，將Ti合金置于氧化鈣坩堝中熔化，熔煉時，爐內(nèi)在真空后充氬。本發(fā)明可以替代氧化釔，降低生產(chǎn)成本，解決鈦合金的熔模精密鑄造面層造型材料昂貴和生產(chǎn)工藝復(fù)雜的問題。
文檔編號B22C3/00GK103056340SQ20131000338
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月6日
發(fā)明者曹大力, 董艷芳, 李凱輝, 劉延福, 邵萍萍 申請人:沈陽化工大學(xué)