[发明专利]一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法及产品

说明书

本发明属于铸造相关技术领域，并公开了一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法及产品。该方法包括下列步骤：S1选取石墨砂、粘结剂和固化剂进行混合，将获得的混合物导入模具中制备铸型，以此获得石墨砂铸型；S2在所述石墨砂铸型的内表面涂覆羟基抑制剂，将铝锂合金倒入所述石墨砂铸型中，以此获得所需的铝锂合金产品。同时本发明还公开了上述制备方法获得的产品。本发明通过使用石墨砂作为耐火材料和在铸型表面涂覆抑制剂，既能阻止铝锂合金与耐火材料反应造成粘砂缺陷，又能消除粘结剂中羟基的存在引起的气孔缺陷，从而显著提高铝锂合金铸件的质量。

技术领域

本发明属于铸造相关技术领域，更具体地，涉及一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法及产品。

背景技术

铝锂合金具有质轻、高比强度、高弹性模量等优点，在航空航天、武器装备等领域具有广阔应用前景。砂型铸造是铸造成型工艺中应用最为普遍、技术最为成熟的工艺，如果能够使用砂型铸造制备高质量铝锂合金铸件，将会具有极大地推动铸造铝锂合金的应用。但是砂型铸造铝锂合金容易产生较为严重的粘砂和气孔缺陷，其原因主要归咎于两方面。一方面目前普遍采用的砂型铸造耐火材料为石英砂、铝矾土砂、莫来石砂等，这些材料中的主要成分为SiO₂和Al₂O₃，Li能与SiO₂反应生成Li₂SiO₃、Li₄SiO₄或Li₆Si₂O₇，与Al₂O₃反应生成α-LiAlO₂或γ-LiAlO₂，因此容易造成粘砂缺陷；另一方面，砂型铸造的粘结剂主要有有机粘结剂和无机粘结剂两种。有机粘结剂主要为呋喃树脂、酚醛树脂和酚尿烷树脂，树脂中的羟基会和Li反应生成大量氢气，无机粘结剂(粘土、水玻璃)中含有的结晶水也会与Li反应生成氢气，这些氢气会侵入铸件内部，造成大量气孔缺陷。因此，如何解决上述的两个问题是提高铝锂合金铸件质量的关键。

目前，已知C不与Li发生反应，因此，选用碳质耐火材料制备砂型是一种可能有效的措施。目前，只有少量关于使用碳质材料作为耐火材料的研究。例如，潘应君等人在《镁合金石墨砂型铸造的防燃保护性能及其机理研究》一文中研究了使用石墨砂作为耐火材料、膨润土作为粘结剂、水作为固化剂制备铸型生产镁合金。谭锁奎在《激冷砂在铝合金铸造中的应用与发展》一文中提出了使用石墨砂铸型制备铝合金具有导热性好、抗变形能力高、表面质量好等优点。潘应君等人在《无定形石墨砂在铜合金铸造中的应用研究》一文中研究了石墨砂铸型对铜合金组织和性能的影响。魏伯君等人在《无定形石墨砂在铸铁中的应用》一文中研究了无定形石墨对铸铁件的组织和性能的影响。但是目前还没有关于使用碳质材料铸型成型铝锂合金铸件的报道，对于适合铸造铝锂合金的碳质耐火材料的种类、粘结剂的种类、制备工艺还没有一个系统的研究，并且如何减弱或者消除粘结剂对铝锂合金的不利影响也还没明确的方案。因此，如何使用碳质耐火材料制备铸型并消除粘结剂对铸件的不利影响是制备高性能铝锂合金急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法及产品，解决铸造过程中的粘砂和气孔问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法，该方法包括下列步骤：

S1选取石墨砂、粘结剂和固化剂进行混合，将获得的混合物导入模具中铸型，以此获得石墨砂铸型；

S2在所述石墨砂铸型的内表面涂覆羟基抑制剂，将铝锂合金倒入所述石墨砂铸型中，以此获得所需的铝锂合金产品。

进一步优选地，在步骤S1中，所述石墨砂的目数为50目～150目。