[发明专利]一种耐高温钛合金铸件的加工方法

说明书

本发明涉及新材料加工技术领域，公开了一种耐高温钛合金铸件的加工方法，通过研究钛合金特性以及铸造特点，利用挤压铸造法将制备得到纳米氧化钇材料采用熔融添加方式熔覆在钛合金中，优化了钛合金的α+β相组织构成，降低了非稳态组织所占比，向细小均匀的片层组织转化，该加工方法对钛合金液的利用率高，省去了热处理强化步骤，制备得到的钛合金铸件能够发挥极好的耐高温性，散热效果好，同时，力学性能显著提升，该加工方法能够很好的克服钛合金流动性差，充型能力一般的特性，能够细化晶粒，可以消除宏观结构上缩孔以及微观结构上的缩松现象，可以制造出形状结构复杂的加工零件，铸件表面质量好，从而延长了钛合金铸件的使用寿命。

技术领域

本发明属于新材料加工技术领域，具体涉及一种耐高温钛合金铸件的加工方法。

背景技术

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。钛合金是以钛元素为基础加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：钛是同素异构体，熔点为1668℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α-钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β-钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及组分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。

铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件，在各个领域发挥重要作用。随着技术的发展，人们需要性能更强的材料来加工制备铸件，其中，钛合金材料的性能逐渐被发掘出来，但现有的加工技术仍然是采用把冶炼好的液态金属混合物，用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中，冷却后经打磨等后续加工手段后，得到的具有一定形状，尺寸和性能的铸造件。该方法忽略了钛合金本身的性质特点，由于钛合金材料流动性较差，充型性不好，尤其是在制备形状复杂的铸件时，采用常规的铸造方法会出现致密性不足、缩孔缩松、晶粒粗大、气密性差，导致产品出现力学性能下降、散热性降低等影响使用效果和使用寿命的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐高温钛合金铸件的加工方法，该加工方法对钛合金液的利用率高，省去了热处理强化步骤，制备得到的钛合金铸件能够发挥极好的耐高温性，散热效果好，同时，力学性能显著提升。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种耐高温钛合金铸件的加工方法，包括以下步骤：

（1）将钛合金铸锭清洗干净烘干后置于石墨坩埚电阻炉中进行熔炼，待铸锭全部融化后，加入质量分数占铸锭质量0.037-0.040%的纳米氧化钇粉末，轻微搅拌后进行精炼，脱氧除气后静置4-6分钟，进行除渣；

（2）将除渣后的合金液冷却8-10秒后，挤入到310-330℃下预热排气后的器件模具型腔中，在挤压铸造设备工作下，合模加压，施加1800-1840KN压力，保压时间为34-38秒，初始挤压速度为0.04-0.05米/秒，维持10-12秒后，保持0.12-0.14米/秒的速度移动，待合金液完全凝固后开模取件即可。

作为对上述方案的进一步描述，所述钛合金铸锭为钛-铝基合金，其中钛金属所占质量百分比在45-51%之间。

作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述纳米氧化钇粉末制备方法为：称取0.5-0.6毫摩氧化钇粉末置于烧杯中，加入45-50毫升摩尔浓度为2.8-3.0摩尔/升的硝酸溶液，把烧杯置于磁力搅拌器上，使氧化钇溶解均匀，再逐滴加入氨水，直到沉淀不再产生，将得到的沉淀过滤，反复用纯水洗涤，收集沉淀至真空干燥箱中，在110-115℃下干燥2-4小时，最后放入箱式电阻炉中，升温至1100-1200℃煅烧，煅烧时间为1.3-1.5小时，自然冷却后最终得到粒径大小在36-40纳米之间的花簇状纳米氧化钇。

作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述脱氧除气过程中使用的试剂由碳化硅与碳化钙按照质量比为1:8.0-8.5的比例混合得到。