钛合金铸造 钛叶轮 钛精密铸造的简单介绍

钛合金铸造 钛叶轮 钛精密铸造的详细信息

钛在熔融状态下非常活泼，长期以来未能找到适合的熔铸方法与造型材料，致使铸钛落后于变形钛合金20多年。1956～1962年美国贝尔(Beal)等开发出真空自耗电弧凝壳熔铸技术，使钛铸件正式进入工业生产。20世纪70年代，开始应用于航空航天领域。从70年代以后，钛合金大型薄壁精密铸造技术得到开发与应用。在其材料使用性能接近或等于航空钛锻件的前提下，成本降低50%左右，因而铸钛技术得到快速发展。预期在不久的将来，它将取得和变形钛合金同等重要的地位。

熔铸设备

真空自耗电弧凝壳炉是生产钛铸件的主要设备，它的原理是：在炉体内，采用钛材料铸锭或锻棒作为母材料电极(负极)，水冷铜坩埚充当正极，在真空气氛下，输入低压(25～40V)大电流，两极接近起弧后，熔化钛材料自耗电极端部，滴入坩埚内，形成熔池。在水冷作用下，铜坩埚壁与熔池间形成一层凝壳，保护坩埚不受侵蚀，钛液不受污染。当坩埚内熔池增长至足够量时，停电断弧，快速提升电极，翻转坩埚，将熔融钛水注入静置的或离心转动的铸型中。凝壳炉的优点是，生产效率高，合金成分控制良好。缺点是金属过热度低，需要快速浇注和设备较大的浇注系统。中国最大的凝壳炉的浇注量是500kg。美国、前苏联均有1000kg左右的炉子。其他处于试验研究阶段的钛熔铸方法有电子束、等离子和冷壁坩埚感应熔铸法等。

造型方法

包括石墨型铸造和熔模精密铸造。

石墨型铸造　石墨型是生产民用钛铸件的主要造型工艺。又分加工石墨型和石墨捣实型。加工石墨型是用优质人造石墨块手工或机械加工而成，根据铸型复杂程度，可采用多活块组合，这种铸型可多次使用。石墨捣实型是由人造石墨砂料和碳质有机粘结剂碾混成混合料后，在木模或金属模砂箱中，用手工或造型机械造型而成。造好的石墨砂型，经低温烘烤干燥固化后，在干散石墨粉覆盖下，或在非氧化气氛保护下，进行高温焙烧。制作好铸型组合后，即可装炉浇铸。生产质量要求严格的航空铸件，其加工型和捣实型在浇铸前均需进行真空除气处理。

熔模精铸

熔模精密铸造是生产精度高、形状复杂、表面光洁和内部致密的航空用钛合金铸件的主要工艺。钛的熔模铸造方法与钢精铸工艺基本相同，只是在制壳材料和某些工序上有所区别。

当今用于生产钛精密铸件的工艺有三种：

(1)石墨型壳工艺。

(2)金属面层陶瓷型壳工艺。

(3)氧化物陶瓷型壳工艺。第一种价格低廉，可用于中小铸件生产，后两种可用于大型薄壁精密铸件生产。

铸造钛合金和铸件质量　大部分变形钛合金均可用于铸造，最广泛使用的是Ti－6A1－4V合金。它的铸造性能良好，组织性能稳定。与同成分变形合金相比，铸造钛合金的强度基本相等，但其塑性和疲劳性能约低40%～50%，而断裂韧性则稍好一些。

钛材料铸件一般采用稳定化退火处理，研究中的固溶处理和氢化处理可以细化晶粒，改善组织，将合金疲劳性能提高到锻件水平。热等静压是优质钛材料铸件常用的处理方法，经高温高压处理后，铸件尺寸不发生变化，而内部组织变得更为致密，力学性能的稳定性将有很大改善。铸件的质量，按国家标准GB6614检验。