[发明专利]MgAl2

说明书

本发明公开了一种MgAl₂O₄‑BaZrO₃复合型壳、应用及其制备方法，型壳的造型材料包括BaZrO₃、铝镁尖晶石、钇溶胶、硅溶胶、表面活性剂硬脂酸、消泡剂正丁醇。型壳的面层材料为BaZrO₃，背层材料为铝镁尖晶石。本发明所提供的型壳与石墨、CaO、ZrO₂、Al₂O₃等普通型壳相比，可降低钛合金、锆合金高活性合金在精密铸造及定向凝固过程中与型壳材料的界面反应程度，获得污染层更少的铸件以及更理想的柱状晶或单晶定向凝固组织。适合在精密铸造和定向凝固中应用，具有很高的耐火度，高温稳定性、高温强度和抗热震性优异，具有重要的产业价值。

技术领域

本发明涉及一种耐火材料、应用及其制备方法，特别是涉及一种型壳、应用及其制备方法，应用于高活性合金精密铸造及定向凝固技术领域。

背景技术

一般而言，高活性合金精密铸造及定向凝固材料应满足如下要求：

①具有高的化学稳定性，与熔融钛接触不发生物理化学反应；②应有高的耐火度和抗热冲击性能，浇注液态钛后，铸型不发生软塌；③强度要高，在操作过程中铸型不变形和破碎；④低的热膨胀系数和热导率，要有良好的使用性能；⑤有合理的颗粒度和粒度分布以及颗粒形貌，含水分和气体少；⑥无毒、无放射性；精密铸造中Al₂O₃及莫来石是最经常用到的一种耐火材料，常常被用于模壳的面层及背层的制作，但由于高活性合金精密铸造及定向凝固过程中对模壳的要求更加苛刻，传统的Al₂O₃面层材料及莫来石背层材料已经无法满足。

BaZrO₃是一个熔点高达2600℃的难熔化合物，热力学性质稳定，可作为高温固体电解质、高温结构陶瓷和耐火材料，具有良好的抗热震性，立方钙钛矿结构，密度为5.562g/cm³价格便宜。目前，国内外对BaZrO₃作为耐火材料的研究已铺展开来，作为耐火材料已在某些熔炼中用作反应容器的原材料，例如，有研究报道，它是目前在熔炼高质量的单晶体钇钡铜氧超导材料中最稳定的坩埚材料，这种新型的耐火材料在用于钇钡铜氧超导材料时具有以下优点：熔炼后的单晶体中未含有来自坩埚的杂质元素，同时因坩埚侵蚀所带来的变化不再影响熔融的合金组成，这样可以克服坩埚材料与合金熔体反应而生成的生成物。且有报道称已将 BaZrO₃成功的应用于Ti6Al4V以及化学活性稍低的TiNi、TiFe合金的熔炼，但应用于高活性合金熔炼未见相关报道。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种MgAl₂O₄-BaZrO₃复合型壳、应用及其制备方法，采用熔点更高，材料更稳定的BaZrO₃和MgAl₂O₄分别作为模壳的面层及背层材料，应用于高活性合金精密铸造及定向凝固工艺中，能降低包括钛合金、锆合金的高活性合金在精密铸造及定向凝固过程中与型壳材料的界面反应程度，获得污染层更少的铸件以及更理想的柱状晶或单晶定向凝固组织，具有重要的产业价值。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种MgAl₂O₄-BaZrO₃复合型壳，采用BaZrO₃作为型壳的面层材料，并采用MgAl₂O₄做为型壳的背层材料，主要由BaZrO₃面层和MgAl₂O₄背层结合形成复合型壳。