[发明专利]铌或铌合金长丝增强钛铝合金复合材料或铸件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及长丝增强钛铝合金复合材料的制备方法。

背景技术

钛基合金的优越性能，一直在航空、航天工业发挥重要的作用。随着社会的进步和科学技术的发展，工程上对钛合金材料的性能要求越来越高，常规的钛合金已经不能满足未来发展的要求。钛铝合金的问世给人们希望，这种合金具有在高温发动机部件上的潜在应用，但是钛铝合金的致命弱点是低韧性。为了克服这一缺点，近来人们的目光都投向了钛铝合金复合材料的研究和开发。由于钛铝合金熔炼和铸造必须在真空和特殊保护气氛环境进行，缺乏有效的方法把外加的增强体加入到钛铝合金基体中，所以尚不能通过熔炼和铸造的途径制备丝增强钛基复合材料和铸件，目前，对于以长丝作为增强体，只能通过固体层压法实现制备钛铝合金复合材料，固体层压法是把钛及其合金铸锭经过多次工序轧制成泊材，将外加增强体夹在泊材之间成三明治状，然后再经过高温状态进行压制成复合材料。固体层压法只适合制备形状简单的复合材料，不能够直接制备成型件，并且制造成本昂贵。

发明内容

本发明是要解决通过熔铸途径制备丝类增强钛铝基复合材料时，外加增强体丝无法有效加入和固体层压法不能够直接制备成型件，并且制造成本昂贵的技术问题。而提供铌或铌合金长丝增强钛铝合金复合材料或铸件的制备方法。

本发明的铌或铌合金长丝增强钛铝合金复合材料或铸件的制备方法按以下步骤进行：一、用工艺活块模夹住铌或铌合金长丝的端部，将铌或铌合金长丝固定在射蜡模具(3)模腔中；二、把熔融的蜡料注入射蜡模具的模腔内，蜡料凝固后，开模，去掉工艺活块模，得到蜡模，使铌或铌合金长丝的端部裸露在蜡模外表面；三、将步骤二制备的蜡模与浇口蜡棒组成离心浇注模组；四、在离心浇注模组上涂挂涂料和沾砂，使裸露在蜡模表面的铌或铌合金长丝的端部被包覆在涂料层和沾砂层中，然后经脱蜡、焙烧后，得到型壳；五、将步骤四得到的型壳组装在真空熔炼炉的离心浇注机上，先抽真空，再启动电源熔炼钛铝合金，待钛铝合金熔炼完成后，通过浇口浇入型壳内，在离心力的作用下将钛铝合金熔液注入型壳的型腔内，待钛铝合金熔液凝固冷却后，去除型壳，得到铌或铌合金长丝增强钛铝合金复合材料或铸件。

本发明的铌或铌合金长丝增强钛铝合金复合材料或铸件的制备方法还可以按以下步骤进行：一、将熔融的蜡料注入射蜡模具的模腔内，蜡料凝固后，开模，制备出与铸件形状一致的蜡模；二、把步骤一制备的蜡模、浇口蜡棒和工艺蜡块组装成离心浇注模组，工艺蜡块置于蜡模的端部；三、在离心浇注模组上逐层涂挂涂料和沾砂，然后经脱蜡、焙烧后，制备带有预留孔的型壳；四、把铌或铌合金长丝用固定卡头卡住端部，得到预制块；五、将步骤四得到的预制块通过型壳的预留孔安放在型壳内，用石墨材料塞把预留孔堵住并将预制块固定，得到陶瓷型壳；六、将步骤五得到的型壳组装在钛铝合金真空熔炼炉的离心浇注机上，抽真空、熔炼钛铝合金，待钛铝合金熔炼完成后，通过浇口浇入型壳内，在离心力的作用下将钛铝合金熔液注入到型壳的型腔内，待熔液凝固冷却后，去除型壳，得到铌或铌合金长丝增强钛铝合金复合材料或铸件。

本发明以金属铌或铌合金长丝外增强体，按设计的要求，通过工艺活块模或固定卡头把适合的铌或铌合金长丝与失蜡熔模精密造陶瓷型壳结合在一起，使这种长丝均匀分布、排列在陶瓷型腔内，制备出专用的熔模铸造陶瓷型壳。再把专用陶瓷型壳放在真空熔炼炉的离心浇注机上，然后把熔炼完成的钛铝合金熔液浇入陶瓷型壳内，利用离心力的作用迫使金属液体快速流入到陶瓷型腔内，并充填到丝与丝之间的间隙中，使钛铝合金液体包覆住铌或铌合金长丝，并复合为一体，钛铝合金熔液凝固冷却后，去掉陶瓷形壳，清理出复合材料或铸件，完成了铌或铌合金长丝增强钛铝合金复合材料或铸件的制备过程。

本发明通过熔铸途径制备钛铝合金复合材料，能够有效地把铌或铌合金长丝类外加增强体置入到钛铝合金基体中，实现均匀分布、达到良好复合的目的，并且本发明是在钛铝合金液体成型过程中，直接把铌或铌合金长丝增强体加入制备成复合材料或铸件，能够极大地降低制造成本，不仅可以制备形状简单的复合材料，还可以直接制备结构复杂的成型件，适用范围广。

附图说明