本發(fā)明涉及鈦合金鑄造領域，具體而言，涉及一種耐高溫鈦合金鑄件的制備方法。

背景技術：

1、鈦及鈦合金具有密度低、耐蝕性好、比強度高和高低溫性能好等優(yōu)點而得到了廣泛應用。鈦合金鑄件擁有鈦合金材料自身的優(yōu)異性能，并能夠實現各種復雜結構的精確成形，隨著航空航天領域更高飛行性能和高溫服役條件的嚴苛環(huán)境增多，對高溫鈦合金鑄件的需求越來越多，特別是21世紀以來，大型、薄壁、復雜、整體和精密鑄件制造已成為國內外航空航天領域鈦鑄件的發(fā)展趨勢，這類鑄件的整體結構性好、可靠性高、質量輕、加工成本低，在航空航天領域的應用越來越廣泛，大型復雜薄壁高溫鈦合金鑄件的比例也越來越高，形狀也多種多樣。

2、目前，高溫鈦合金材料已從20世紀50年代以tc4合金為代表的350℃提高到了以英國imi834合金為代表的600℃，常見的鑄造高溫鈦合金包括ztc4和zta15等，還有一些新開發(fā)的高溫鈦合金，例如zti700sr可應用于650℃以上。

3、鈦合金的鑄造性能是由合金成分和鑄造工藝決定的，鈦合金的鑄造主要采用石墨型和熔模鑄造工藝。對于高溫鈦合金鑄件，除了要求力學性能和耐高溫性能外，還要有良好的鑄造工藝性能，如流動性、填充性、抗裂性和可焊性等，使用高溫鈦合金制備大尺寸、薄壁、結構復雜的鈦鑄件難度很大。

4、因此，為了適應航空航天領域對大型復雜薄壁高溫鈦合金鑄件的需求，研究如何提升鑄造裝備、提高鑄造技術、加強過程控制能力，從而實現高溫鈦合金鑄件鑄造技術的突破，實現批量穩(wěn)定生產與應用，具有重要意義。

5、在專利cn101733383a石墨型-陶瓷芯鈦合金精密鑄造方法中，提及的鑄造方法包括1)制備陶瓷型芯；2)制備石墨型殼；3)石墨型殼和陶瓷型芯除氣；4)陶瓷型芯和石墨型殼按照鑄件型殼組型圖，組裝成鑄型；5)熔煉和澆鑄，所述的陶瓷型芯除氣：是將制備成的陶瓷型芯放入真空除氣爐中，加熱至200℃，保溫1h，隨爐冷卻至室溫；所述的石墨型殼除氣，是將制備成的石墨型殼放入真空除氣爐中，加熱至800℃，保溫3h，隨爐冷卻至室溫；將經過除氣工藝的陶瓷型芯和石墨型殼放入真空自耗電極凝殼爐中按照鈦合金熔煉、澆注工藝進行熔煉和澆注，能夠起到降低生產周期和成本的作用，但是并不能夠實現鑄件的穩(wěn)定生產，以及防止鑄件生產過程中的不合格產品的出現，容易造成制備鑄件過程中，損耗較為嚴重的問題出現。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種耐高溫鈦合金鑄件的制備方法，以解決現有技術中存在的鑄件的鑄造裝備、以及鑄造過程中的對鑄件的控制能力無法滿足大型復雜薄壁高溫鈦合金鑄件的需求，且無法實現鑄件的批量化穩(wěn)定生產的問題；以此達到能夠優(yōu)化鑄造裝備的設置，提高鑄造過程中裝備對鑄件的控制能力，滿足大型復雜薄壁高溫鈦合金的需求，實現鑄件的批量化穩(wěn)定生產。

2、為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現的：

3、本發(fā)明涉及的一種耐高溫鈦合金鑄件的制備方法，所述方法包括以下步驟：

4、步驟一、模具預處理：選取當前制備鑄件所需的模具類型，并對所選取的模具進行預處理；

5、步驟二、澆注：在流道上設置密集澆道，并在澆注前，控制鑄造爐的真空度；澆注時，控制澆注時間；澆注后，通過熱等靜壓處理澆注得到的半成品鑄件后，完成鑄件的澆注處理；

6、步驟三、探傷：使用三維掃描對鑄件進行尺寸檢查，判斷鑄件是否合格？是，產品合格；否，產品異常，執(zhí)行步驟四；

7、步驟四、補焊：先對異常鑄件的易變形區(qū)進行一次處理，再通過相關加工方法對異常鑄件缺陷區(qū)進行消除缺陷處理后，對鑄件進行二次處理，返回步驟三，對缺陷修復后的鑄件進行驗證后，得到尺寸規(guī)格合格的鑄件。

8、進一步，步驟一包括：

9、步驟s11：模具的優(yōu)化處理：選取當前制備鑄件所需的模具類型；其中，所使用的模具類型包括機加工石墨型、熔模精鑄或石墨外型+陶瓷內型模具中的任意一種模具；

10、步驟s12：模具的預熱及表面處理：先在制備耐高溫大型鈦鑄件時，接觸鈦液的石墨模具型腔表面涂覆隔熱涂料，并對石墨型模具進行真空保溫除氣處理；除氣處理后，對模具進行預熱處理。

11、進一步，步驟s11中，石墨模具采用精密機床加工，石墨模具的尺寸精度為±0.1mm；陶瓷型芯采用燒結工藝制備。

12、進一步，步驟s12中，真空保溫除氣處理的溫度為350℃-450℃，保溫時間為2h-6h，真空度的取值范圍為≤30pa。

13、進一步，預熱處理的溫度取值范圍為300℃-500℃。

14、進一步，步驟二包括：

15、步驟s21：澆注前，選取所需耐高溫鈦合金；

16、步驟s22：在澆注的流道上按照所需規(guī)格設置密集澆道，密集澆道與待澆注鑄件預設位置連通；

17、步驟s23：澆注過程中，通過鑄造爐熔化所選取的耐高溫鈦合金形成鈦液，采用整體澆注的方式，在預設傾注時間t后，得到半成品鑄件；

18、步驟s24：澆注后，對耐高溫鈦合金鑄件，通過熱等靜壓處理，制備得到成品鑄件。

19、進一步，所選取的耐高溫鈦合金包括zta15和zti700sr合金。

20、進一步，預設傾注時間t的取值范圍為t≤10s。

21、進一步，步驟s24中，熱等靜壓處理中，熱等靜壓溫度取值范圍為900℃-950℃，熱等靜壓保溫時間為2h-3h，熱等靜壓內的氬氣壓力取值范圍為100mpa-150mpa。

22、進一步，步驟三包括：

23、步驟s31：探傷：使用三維掃描對成品耐高溫鈦合金鑄件或缺陷修復后的鈦合金鑄件進行尺寸檢查；

24、步驟s32：判斷是否鑄件表面異常？是，執(zhí)行步驟四；否，執(zhí)行步驟s33；

25、步驟s33：通過工業(yè)ct機和x射線照相的方法對成品鑄件進行探傷檢驗或對缺陷修復后的鈦合金鑄件進行探傷驗證，判斷是否成品鑄件具有內部缺陷？是，執(zhí)行步驟四，進行缺陷修復；否，產品合格，得到所需尺寸規(guī)格合格的耐高溫鈦合金鑄件，完成成品驗收。

26、相對于現有技術，本發(fā)明所述的一種耐高溫鈦合金鑄件的制備方法，具有以下有益效果：

27、通過所述方法的設置，能夠優(yōu)化鑄造裝備的設置，提高鑄造過程中裝備對鑄件的控制能力，滿足大型復雜薄壁高溫鈦合金的需求，實現鑄件的批量化穩(wěn)定生產。

技術特征：

1.一種耐高溫鈦合金鑄件的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種耐高溫鈦合金鑄件的制備方法，其特征在于，所述步驟一包括：

3.根據權利要求2所述的一種耐高溫鈦合金鑄件的制備方法，其特征在于，所述步驟s11中，石墨模具采用精密機床加工，石墨模具的尺寸精度為±0.1mm；陶瓷型芯采用燒結工藝制備。

4.根據權利要求2所述的一種耐高溫鈦合金鑄件的制備方法，其特征在于，所述步驟s12中，真空保溫除氣處理的溫度為350℃-450℃，保溫時間為2h-6h，真空度的取值范圍為≤30pa。

5.根據權利要求2所述的一種耐高溫鈦合金鑄件的制備方法，其特征在于，所述預熱處理的溫度取值范圍為300℃-500℃。

6.根據權利要求2所述的一種耐高溫鈦合金鑄件的制備方法，其特征在于，所述步驟二包括：

7.根據權利要求6所述的一種耐高溫鈦合金鑄件的制備方法，其特征在于，所選取的所述耐高溫鈦合金包括zta15和zti700sr合金。

8.根據權利要求6所述的一種耐高溫鈦合金鑄件的制備方法，其特征在于，所述預設傾注時間t的取值范圍為t≤10s。

9.根據權利要求6所述的一種耐高溫鈦合金鑄件的制備方法，其特征在于，所述步驟s24中，熱等靜壓處理中，熱等靜壓溫度取值范圍為900℃-950℃，熱等靜壓保溫時間為2h-3h，熱等靜壓內的氬氣壓力取值范圍為100mpa-150mpa。

技術總結
本發(fā)明涉及鈦合金鑄造領域，本發(fā)明提供一種耐高溫鈦合金鑄件的制備方法，包括步驟一、模具預處理：對所選取的模具進行預處理；步驟二、澆注；步驟三、探傷：使用三維掃描對鑄件進行尺寸檢查，判斷鑄件是否合格？是，產品合格；否，產品異常，執(zhí)行步驟四；步驟四、補焊：先對異常鑄件的易變形區(qū)進行一次處理，再通過相關加工方法對異常鑄件缺陷區(qū)進行消除缺陷處理后，對鑄件進行二次處理，返回步驟三，對缺陷修復后的鑄件進行驗證后，得到尺寸規(guī)格合格的鑄件；通過本發(fā)明所述一種耐高溫鈦合金鑄件的制備方法，能夠優(yōu)化鑄造裝備，提高鑄造過程中裝備對鑄件的控制能力，滿足大型復雜薄壁高溫鈦合金的需求，實現鑄件的批量化穩(wěn)定生產。

技術研發(fā)人員：王非,劉喜波,王哲,孫宏喆,徐群
受保護的技術使用者：洛陽雙瑞精鑄鈦業(yè)有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/4