一种高温Ti基合金铸件的热处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111136258A(43)申请公布日2020.05.12(21)申请号202010093923.1C22F1/04(2006.01)(22)申请日2020.02.14C22F1/18(2006.01)(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人寇宏超于永浩赵瑞峰李金山(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人慕安荣(51)Int.Cl.B22D47/02(2006.01)B22C9/04(2006.01)B22C3/00(2006.01)B22C1/18(2006.01)B22C9/12(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书2页说明书12页附图4页(54)发明名称一种高温Ti基合金铸件的热处理方法(57)摘要一种高温Ti基合金铸件的热处理方法，在高温Ti基合金铸件凝固成形出炉后，连同砂箱一块进行热处理，能够消除铸件的内应力，抑制变形和裂纹萌生，避免开裂。凝固成形、砂箱出炉后，铸件连同砂箱一块进行热处理还可以节省清砂的时间、缩短工艺流程。所述高温Ti基合金包括无序固溶强化的近α型高温Ti合金和有序强化为主的TiAl合金。本发明减轻铸件的内应力，减小铸件的变形，提高了铸件的尺寸精度。另外，铸件凝固成形、出炉后，连同砂箱一块进行热处理可以节省清砂的时间，缩短工艺流程。CN111136258ACN111136258A权利要求书1/2页1.一种高温Ti基合金铸件的热处理方法，其特征在于，所述的高温Ti基合金为以有序强化为主的TiAl合金铸件和以无序固溶强化的近α型高温Ti合金铸件，具体过程是：步骤1、原材料的准备；步骤2、制备陶瓷精铸型壳：通过涂挂模具、脱蜡和焙烧，得到陶瓷精铸型壳；步骤3、准备砂箱；步骤4、确定铸造工艺：采用反重力铸造或重力铸造或离心铸造的方法，熔炼过程中真空度不低于10-1Pa；当所述高温Ti基合金为以有序强化为主的TiAl合金铸件时，模壳预热温度850℃，保温；2h；砂箱出炉温度为650～850℃；当所述高温Ti基合金为以无序固溶强化的近α型高温Ti合金铸件时，模壳预热温度650℃，保温；2h；砂箱出炉温度为500～700℃；步骤5、合金熔炼、浇注：将泵壳体陶瓷型壳埋进装有石英砂的砂箱；将该砂箱放入真空感应熔炼-反重力铸造炉中，使高温Ti基合金的合金锭熔化，得到高温Ti基合金合金的金属液；将所述金属液注入型壳中，完成浇注过程，铸件冷却、凝固成形；步骤6、热处理、铸件出炉：砂箱出炉；砂箱直接放进箱式电阻炉中进行热处理；热处理结束后，关闭箱式电阻炉的电源，炉冷至室温；从箱式炉中取出砂箱，清砂、清壳、切割浇冒系统，吹砂后得到铸件；当所述高温Ti基合金为以有序强化为主的TiAl合金铸件时，砂箱的出炉温度为650～850℃；热处理温度为700～900℃，保温时间为3～6h；当所述高温Ti基合金为以无序固溶强化的近α型高温Ti合金铸件时，砂箱的出炉温度为45～650℃，热处理温度为500～700℃，保温时间为3～6h。2.如权利要求1所述高温Ti基合金铸件的热处理方法，其特征在于，所述制备泵壳体的陶瓷精铸型壳的具体过程是：第一步、涂挂模具；在3D打印的蜡模表面依次涂挂面层、过渡层、背层和封严层；所述面层涂挂在蜡模表面；第二步、脱蜡；将晾干的模具置于电热鼓风干燥箱中进行脱蜡处理；所述电热鼓风干燥箱的温度为120～130℃，保温1.5～2.5h；保温结束后该电热鼓风干燥箱继续升温至140～150℃保温1～2h，完成脱蜡，得到型壳；第三步、焙烧；将所述型壳放入320～350℃的高温箱式炉中保温1～2h；保温结束后，将该高温箱式炉继续升温至650～670℃并保温0.5～1.5h；保温结束后继续升温至950℃保温2h，完成该型壳的焙烧，得到泵壳体陶瓷精铸型壳。3.如权利要求2所述高温Ti基合金铸件的热处理方法，其特征在于，所述的面层为2～4层，过渡层为2层，背层为3～5层，封严层为1层；每一层均涂挂两遍，使浆料完全浸润型壳。4.如权利要求2所述高温Ti基合金铸件的热处理方法，其特征在于，所述面层的材料为纯氧化钇粉，粘结剂为中性粘结剂；过渡层的材料为复合铝微粉，粘结剂为硅溶胶；背层和封严层涂挂材料均为莫来砂，粘结剂为硅溶胶。2CN111136258A权利要求书2/2页5.如权利要求4所述高温Ti基合金铸件的热处理方法，其特征在于，所述面层浆料粘度为4#杯28～32s，涂挂完成后干燥15～20h；过渡层浆料粘度为4#杯4～5s，涂挂完成后干燥8～12h；背层和封严层浆料粘度为5～6.5s，涂挂完成后干燥8～12h。3CN111136258A说明书1/12页一种高温Ti基合金铸件的热处理