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专利名称：一种钛及钛合金表壳铸件及制备方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410989125.5

专利申请（专利权）人：洛阳双瑞精铸钛业有限公司,华中开云优惠体育网页版入口大学
权利人地址：河南省洛阳市高新技术开发区滨河北路38号

专利发明（设计）人：李伟东,乔海滨,蒋文明,李宁

专利摘要：本发明提供一种钛及钛合金表壳铸件及制备方法，方法包括以下步骤：S1、对钛及钛合金锭进行处理得到钛及钛合金圆锭；S2、制备蜡模以及模架，将蜡模组焊在模架上；然后将模架与锆纤维陶瓷坩埚粘结在一起；对模架与锆纤维陶瓷坩埚进行型壳面层及型壳背层制备；然后进行脱蜡处理，最后焙烧制备成陶瓷型壳；S3、将钛及钛合金圆锭放在锆纤维陶瓷坩埚中，将装好钛及钛合金圆锭的陶瓷型壳放在真空感应快速熔化炉中熔炼，将熔炼电源的功率提升至200~250kw，成型钛及钛合金铸件；停炉冷却得到钛及钛合金表壳铸件。本发明所述的钛及钛合金表壳铸件的制备方法，可以避免钛及钛合金铸件内部产生缺陷，提高了生产效率，降低了生产成本。

主权利要求：
1.一种钛及钛合金表壳铸件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S1、钛及钛合金圆锭制备：对钛及钛合金锭进行处理制备得到钛及钛合金圆锭；
S2、型壳制备：制备蜡模以及模架（11），将蜡模组焊在模架（11）上；然后将模架（11）与锆纤维陶瓷坩埚粘结在一起；对模架（11）与锆纤维陶瓷坩埚进行型壳面层及型壳背层制备，制备层数为5层半；然后进行脱蜡处理，最后焙烧制备成待浇注铸件用的陶瓷型壳；
S3、浇注成型：将钛及钛合金圆锭放在锆纤维陶瓷坩埚中，将装好钛及钛合金圆锭的陶瓷型壳放在真空感应快速熔化炉中熔炼，将熔炼电源（2）的功率提升至215 250kw，钛及钛~合金锭在1min内快速熔化，成型钛及钛合金铸件；随后停炉冷却得到浇注成型的钛及钛合金表壳铸件；
步骤S3包括以下步骤：
S31、型壳装炉：取出焙烧后的陶瓷型壳，将钛及钛合金圆锭放在锆纤维陶瓷坩埚中，将装好钛及钛合金圆锭的陶瓷型壳放在真空感应快速熔化炉的腔体（10）中，进行密封；
S32、抽真空：对密封后的真空感应快速熔化炉启动真空泵设备（1），对腔体（10）进行抽真空处理；
S33、氩气回填：对抽真空后的腔体（10）进行充氩气；
S34、加热熔炼：启动熔炼电源（2），将熔炼电源（2）的功率提升至215 250kw，熔化后的~钛及钛合金在重力作用下快速充入陶瓷型壳中，成型钛及钛合金铸件；
S35、停炉冷却：关闭熔炼电源（2），陶瓷型壳在炉腔中静置2 4min冷却，待陶瓷型壳中~的钛及钛合金熔体完全凝固，从腔体（10）中取出陶瓷型壳，待陶瓷型壳冷却至300℃以下将陶瓷型壳破碎，取出浇注成型的钛合金表壳铸件；
在步骤S2中，焙烧的温度为950℃，保温时间为4h；
在步骤S2中，制备成型钛合金表壳用蜡模以及模架（11）后，将制备好的蜡模及模架（11）放置恒温恒湿车间，放置时间≥4h，待蜡模及模架（11）尺寸收缩稳定后，将蜡模组焊在模架（11）上；
在步骤S32中，对腔体（10）进行抽真空处理，使腔体（10）内真空度＜0.9Pa；
在步骤S33中，对抽真空后的腔体（10）进行充氩气，控制腔体（10）压力为20000~
30000Pa；
所述钛及钛合金表壳铸件壁厚＜1mm；
在步骤S1中，钛及钛合金圆锭的直径为48 50mm，长度为180 220mm；
~ ~
所述的锆纤维陶瓷坩埚的原料包括氧化锆陶瓷纤维、分散剂和粘结剂，所述的锆纤维陶瓷坩埚的内表面具有高惰性耐钛液腐蚀涂层；
所述分散剂为聚丙烯酰胺，所述聚丙烯酰胺重量占比为所述氧化锆陶瓷纤维的0 .4%，将氧化锆陶瓷纤维和聚丙烯酰胺充分搅拌混合成混合液；称取水和粘结剂，所述粘结剂为硅溶胶，所述硅溶胶中氧化硅含量为30%，所述水和硅溶胶的重量比为6:1，将水与硅溶胶充分搅拌混合制成浆液；然后将混合液加入到浆液中，充分搅拌混合得到浆料，浆料密度为
280g/100ml；然后利用该浆料制备锆纤维陶瓷坩埚。
2.根据权利要求1所述的一种钛及钛合金表壳铸件的制备方法，其特征在于，步骤S1具体为：对钛及钛合金锭进行定尺处理、表面车光处理、表面磨光处理、表面酸洗处理和水洗处理，然后干燥，制备得到钛及钛合金圆锭。
3.根据权利要求2所述的一种钛及钛合金表壳铸件的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，在所述表面酸洗处理时使用酸液，所述酸液包括水、硝酸和氢氟酸，水、硝酸和氢氟酸的重量比为：8:3:2，表面酸洗处理的时间为5 10min。
~
4.一种钛及钛合金表壳铸件，其特征在于，所述钛及钛合金表壳铸件使用权利要求1 3~任意一项所述的钛及钛合金表壳铸件的制备方法制备而成。 说明书 : 一种钛及钛合金表壳铸件及制备方法技术领域[0001] 本发明涉及钛及钛合金铸造领域，具体而言，涉及一种钛及钛合金表壳铸件及制备方法。背景技术[0002] 目前，钛合金表壳主要采用锻造＋机加工、粉末冶金以及真空铸造方式成型。铸造＋机加工成本高效率低，严重影响钛合金表壳的批量化生产。粉末冶金方法存在变形收缩难以控制以及内部孔洞较多等缺陷。而钛及钛合金铸造普遍采用真空自耗电弧凝壳炉以及水冷铜坩埚真空快速感应熔炼炉铸造。真空自耗电极电弧凝壳炉适用于大型钛合金铸件，同时该炉子由于模壳预热困难，适于浇注厚大型钛及钛合金铸件，而对于薄壁小型钛及钛合金铸件极易存在模壳破裂、充型不完整、凝固开裂、表面冷隔、生产效率低、生产成本高等问题。真空快速感应熔炼炉虽然合金过热度高适用于小型钛及钛合金铸件的制备，但单次熔化量少、其效率较低，无法高效低成本地满足较大批量钛及钛合金铸件的生产。除此之外，真空自耗电极电弧凝壳炉与真空快速感应熔炼炉均存在内部缺陷多，生产效率低，成本高等问题。[0003] 目前民用产品结构件正在追求整体化、高精密、轻量化以及低成本化，对产品质量要求越来越高，而钛及钛合金由于其具有优异的性能，已逐步在体育、医疗以及电子产品上进行应用，但其生产效率低、价格较为昂贵这一瓶颈制约了其在该类领域更广泛的应用。随着民用电子及穿戴产品的开云优惠体育网页版入口进步与发展，小型钛合金铸件在电子产品及穿戴产品的使用越来越广泛，需求量越来越大。快速低成本制造钛及钛合金铸件是未来发展的趋势。[0004] 有鉴于此，特提出本发明。发明内容[0005] 本发明的目的在于提出一种钛及钛合金表壳铸件及制备方法，以解决现有技术中小型钛及钛合金铸件内部缺陷多，生产效率低，成本高的问题。[0006] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：[0007] 一种钛及钛合金表壳铸件的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：[0008] S1、钛及钛合金圆锭制备：对钛及钛合金锭进行处理制备得到钛及钛合金圆锭；[0009] S2、型壳制备：制备蜡模以及模架，将蜡模组焊在模架上；然后将模架与锆纤维陶瓷坩埚粘结在一起；对模架与锆纤维陶瓷坩埚进行型壳面层及型壳背层制备；然后进行脱蜡处理，最后焙烧制备成待浇注铸件用的陶瓷型壳；[0010] S3、浇注成型：将钛及钛合金圆锭放在锆纤维陶瓷坩埚中，将装好钛及钛合金圆锭的陶瓷型壳放在真空感应快速熔化炉中熔炼，将熔炼电源的功率提升至200 250kw，成型钛~及钛合金铸件；随后停炉冷却得到浇注成型的钛及钛合金表壳铸件。[0011] 本发明所述的钛及钛合金表壳铸件的制备方法，真空快速感应熔炼炉与无底锆纤维陶瓷坩埚配合使用，将熔炼电源的功率提升至200 250kw，可以实现钛及钛合金锭在1min~内快速熔化，并在重力作用下快速充型陶瓷型壳，实现小型钛及钛合金铸件的铸造，可以避免钛及钛合金铸件内部产生缺陷，提高了生产效率，降低了生产成本。[0012] 进一步的，步骤S3包括以下步骤：[0013] S31、型壳装炉：取出焙烧后的陶瓷型壳，将钛及钛合金圆锭放在锆纤维陶瓷坩埚中，将装好钛及钛合金圆锭的陶瓷型壳放在真空感应快速熔化炉的腔体中，进行密封；[0014] S32、抽真空：对密封后的真空感应快速熔化炉启动真空泵设备，对腔体进行抽真空处理；[0015] S33、氩气回填：对抽真空后的腔体进行充氩气；[0016] S34、加热熔炼：启动熔炼电源，将熔炼电源的功率提升至200 250kw，熔化后的钛~及钛合金在重力作用下快速充入陶瓷型壳中，成型钛及钛合金铸件；[0017] S35、停炉冷却：关闭熔炼电源，陶瓷型壳在炉腔中静置2 4min冷却，待陶瓷型壳中~的钛及钛合金熔体完全凝固，从腔体中取出陶瓷型壳，待陶瓷型壳冷却至300℃以下将陶瓷型壳破碎，取出浇注成型的钛合金表壳铸件。[0018] 进一步的，步骤S1具体为：对钛及钛合金锭进行定尺处理、表面车光处理、表面磨光处理、表面酸洗处理和水洗处理，然后干燥，制备得到钛及钛合金圆锭。[0019] 进一步的，在步骤S1中，钛及钛合金圆锭的直径为48 50mm，长度为180 220mm。~ ~[0020] 进一步的，在步骤S1中，在所述表面酸洗处理时使用酸液，所述酸液包括水、硝酸和氢氟酸，水、硝酸和氢氟酸的重量比为：8:3:2，表面酸洗处理的时间为5 10min。~[0021] 进一步的，在步骤S2中，焙烧的温度为950℃，保温时间为4h。[0022] 进一步的，在步骤S2中，制备成型钛合金表壳用蜡模以及模架后，将制备好的蜡模及模架放置恒温恒湿车间，放置时间≥4h，待蜡模及模架尺寸收缩稳定后，将蜡模组焊在模架上。[0023] 进一步的，在步骤S32中，对腔体进行抽真空处理，使腔体内真空度＜0.9Pa。[0024] 进一步的，在步骤S33中，对抽真空后的腔体进行充氩气，控制腔体压力为20000~30000Pa。[0025] 本发明的第二方面，提出一种钛及钛合金表壳铸件，所述钛及钛合金表壳铸件使用上述钛及钛合金表壳铸件的制备方法制备而成。[0026] 本发明的提出一种钛及钛合金表壳铸件及制备方法，相对于现有技术而言，本发明所述的一种钛及钛合金表壳铸件及制备方法具有以下有益效果：[0027] 本发明所述的一种钛及钛合金表壳铸件及制备方法，该方法利用真空快速感应熔炼炉与无底锆纤维陶瓷坩埚配合，将熔炼电源的功率提升至200 250kw，可以实现钛及钛合~金锭在1min内快速熔化，并在重力作用下快速充型陶瓷型壳，实现小型钛及钛合金铸件的铸造，可以避免钛及钛合金铸件内部产生缺陷，大大提高了钛及钛合金铸件的生产效率；降低了钛及钛合金铸件的生产成本，有效地保证了钛及钛合金铸件的大批量快速生产，可以有效解决小型钛及钛合金铸件充型困难、生产效率低、生产成本高的难题。[0028] 本发明所述的一种钛及钛合金表壳铸件及制备方法，由于模壳温度较高，能够实现壁厚＜1mm钛及钛合金铸件的充型完整性。[0029] 本发明所述的一种钛及钛合金表壳铸件及制备方法，钛及钛合金在熔化后即进行了充型，合金过热度较低凝固收缩趋势较。虼怂票傅念鸭邦押辖鹬内部质量较好。附图说明[0030] 图1为本发明实施例所述的一种钛合金表壳铸件的示意图；[0031] 图2为本发明实施例所述的一种钛及钛合金表壳铸件的制备方法中所用的锆纤维陶瓷坩埚的示意图；[0032] 图3为本发明实施例所述的一种钛及钛合金表壳铸件的制备方法中型壳浇注后的示意图；[0033] 图4为本发明实施例所述的一种钛及钛合金表壳铸件的制备方法中所用的真空快速感应熔炼炉的示意图；[0034] 图5为本发明实施例所述的一种钛及钛合金表壳铸件的制备方法中所用的模架的结构示意图之一；[0035] 图6为本发明实施例所述的一种钛及钛合金表壳铸件的制备方法中所用的模架的结构示意图之二。[0036] 附图标记说明：[0037] 1、真空泵设备；2、熔炼电源；3、提升气缸；4、水冷蜗壳；5、模壳和坩埚；6、感应线圈；7、合金料；8、石英玻璃罩；9、托盘；10、腔体；11、模架。具体实施方式[0038] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本发明的实施例中所提到的“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基。奔际醴桨傅慕岷铣鱿窒嗷ッ芑蛭薹ㄊ迪质庇Φ比衔庵旨际醴桨傅慕岷喜淮嬖，也不在本发明要求的保护范围之内。[0039] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。[0040] 如图1 6所示，本发明提出一种钛及钛合金表壳铸件的制备方法，所述制备方法包~括以下步骤：[0041] S1、钛及钛合金圆锭制备：对于采用真空感应快速熔化炉用的钛及钛合金锭进行定尺处理、表面车光处理、表面磨光处理、表面酸洗处理和水洗处理，然后干燥，制备得到钛及钛合金圆锭；[0042] S2、型壳制备：制备成型钛及钛合金表壳用蜡模以及模架11，将蜡模组焊在模架11上；然后采用粘结蜡将模架11与锆纤维陶瓷坩埚粘结在一起；对模架11与锆纤维陶瓷坩埚进行型壳面层及型壳背层制备，制备层数为5层半；将制备5层半的陶瓷型壳进行脱蜡处理，去除型壳内部的蜡料；对脱蜡后的型壳进行焙烧制备成待浇注铸件用的陶瓷型壳；[0043] S3、浇注成型：将钛及钛合金圆锭放在锆纤维陶瓷坩埚中，将装好钛及钛合金圆锭的陶瓷型壳放在真空感应快速熔化炉中熔炼，将熔炼电源2的功率提升至200 250kw成型钛~及钛合金铸件；随后停炉冷却得到浇注成型的钛合金表壳铸件。[0044] 步骤S1 步骤S3相互关联，不可分割，通过步骤S1一方面可以得到尺寸合适的圆锭~与锆纤维陶瓷坩埚相配合，另一方面、可以确保钛及钛合金圆锭表面无氧化皮及异物；通过步骤S2型壳制备便于步骤S3成型钛及钛合金铸件，所述锆纤维陶瓷坩埚的内表面具有高惰性耐钛液腐蚀涂层，锆纤维陶瓷坩埚具有高惰性，能够在相对较短的时间内与钛及钛合金液体不发生明显的化学反应，有效解决了小型钛及钛合金铸件采用真空快速感应熔炼炉坩埚腐蚀的问题，便于步骤S3在真空快速感应熔炼炉快速制备钛及钛合金铸件；通过步骤S3将熔炼电源2的功率提升至200 250kw，可以实现钛及钛合金锭在1min内熔化，一方面、短时~间内可避免钛及钛合金溶液与锆纤维陶瓷坩埚的反应，进而避免钛及钛合金铸件内部产生缺陷，保证了钛及钛合金铸件的质量；另一方面、大大提高了钛及钛合金铸件的生产效率；降低了钛及钛合金铸件的生产成本。[0045] 综上，本发明提出一种钛及钛合金表壳铸件的制备方法，将锆纤维陶瓷坩埚与真空快速感应熔炼炉配合使用，一、实现快速熔化少量钛及钛合金，并在重力作用下快速充型陶瓷型壳，实现小型钛及钛合金铸件的铸造；可以有效解决小型钛及钛合金铸件充型困难、生产效率低、生产成本高的难题，大大提高了钛及钛合金铸件的生产效率，降低了钛及钛合金铸件的生产成本，有效地保证了钛及钛合金铸件的大批量快速生产；二、该方法由于模壳温度较高，能够实现壁厚＜1mm钛及钛合金铸件的充型完整性；三、钛及钛合金在熔化后即进行了充型，合金过热度较低凝固收缩趋势较。虼怂票傅念鸭邦押辖鹬内部质量较好。[0046] 具体的，本发明提出一种钛及钛合金表壳铸件的制备方法适合于所有的钛及钛合金，本申请对于钛及钛合金的材质不做具体限定，可以为纯钛，也可以为ZTC4钛合金，不限于此。[0047] 具体的，如图4所示，真空感应快速熔化炉包括真空泵设备1、熔炼电源2、提升气缸3、水冷蜗壳4、感应线圈6、石英玻璃罩8、托盘9和腔体10。模壳和坩埚5放在托盘9上，合金料7在模壳和坩埚5中，钛及钛合金圆锭融化形成合金料7。[0048] 具体的，步骤S3包括以下步骤：[0049] S31、型壳装炉：取出焙烧后的陶瓷型壳，将钛及钛合金圆锭放在锆纤维陶瓷坩埚中，将装好钛及钛合金圆锭的陶瓷型壳放在真空感应快速熔化炉的腔体10中，进行密封；[0050] S32、抽真空：对密封后的真空感应快速熔化炉启动真空泵设备1，对腔体10进行抽真空处理；[0051] S33、氩气回填：对抽真空后的腔体10进行充氩气；[0052] S34、加热熔炼：启动熔炼电源2，将熔炼电源2的功率提升至200 250kw，熔化后的~钛及钛合金在重力作用下快速充入陶瓷型壳中，成型钛及钛合金铸件；[0053] S35、停炉冷却：关闭熔炼电源2，陶瓷型壳在炉腔中静置2 4min冷却，待陶瓷型壳~中的钛及钛合金熔体完全凝固，从炉腔中取出陶瓷型壳，待陶瓷型壳冷却至300℃以下将陶瓷型壳破碎，取出浇注成型的钛合金表壳铸件。[0054] 步骤S31 步骤S35相互关联，不可分割，通过步骤S33的氩气回填可以防止钛及钛~合金锭子在熔化过程中合金飞溅；通过步骤S34将熔炼电源2的功率提升至200 250kw，可以~实现钛及钛合金锭子在1min内熔化，一方面、短时间内可避免钛及钛合金溶液与锆纤维陶瓷坩埚的反应，进而避免钛及钛合金铸件内部产生缺陷，保证了铸件的质量；另一方面、大大提高了钛及钛合金铸件的生产效率；降低了钛及钛合金铸件的生产成本。[0055] 具体的，步骤S31具体为：取出焙烧后的陶瓷型壳，将钛及钛合金圆锭放在锆纤维陶瓷坩埚中，在放置过程中避免钛及钛合金圆锭与锆纤维陶瓷坩埚过多碰撞而产生杂质进入型壳；将装好钛及钛合金圆锭的陶瓷型壳放在真空感应快速熔化炉的托盘9上，启动真空感应快速熔化炉升降开关，提升气缸3将陶瓷型壳送入真空感应快速熔化炉的腔体10中，进行密封。[0056] 托盘9与腔体10紧密配合，确保具有较好的密封性，防止漏气。[0057] 具体的，在步骤S2中，焙烧的温度为950℃，保温时间为4h。[0058] 具体的，在步骤S1中，钛及钛合金圆锭的直径为48 50mm，长度为180 220mm。~ ~[0059] 具体的，在步骤S1中，在所述表面酸洗处理时使用酸液，所述酸液包括水、硝酸和氢氟酸，水、硝酸和氢氟酸的重量比为：8:3:2，所述硝酸中硝酸的含量为65 68%，所述氢氟~酸中氢氟酸的含量为40%，表面酸洗处理的时间为5 10min。~[0060] 具体的，在步骤S1中，表面磨光处理时，单边去除0.2mm。[0061] 具体的，在步骤S2中，制备成型钛合金表壳用蜡模以及模架11后，将制备好的蜡模及模架11放置恒温恒湿车间，放置时间≥4h，待蜡模及模架11尺寸收缩稳定后，将蜡模组焊在模架11上。[0062] 具体的，在步骤S32中，对腔体10进行抽真空处理，使腔体10内真空度＜0.9Pa。[0063] 具体的，在步骤S33中，对抽真空后的腔体10进行充氩气，控制腔体10压力为2000030000Pa。~[0064] 该设置可以防止钛及钛合金锭子在熔化过程中合金飞溅。[0065] 本发明所述的锆纤维陶瓷坩埚的原料包括氧化锆陶瓷纤维、分散剂和粘结剂，所述的锆纤维陶瓷坩埚的内表面具有高惰性耐钛液腐蚀涂层。[0066] 对于分散剂和粘结剂具体种类不做限定。[0067] 对于锆纤维陶瓷坩埚的制备方法具体不做限定，可以通过现有技术常用的制备方法，也可通过下面列举的制备方法。本发明所述的锆纤维陶瓷坩埚的制备方法包括以下步骤：[0068] （1）利用氧化锆陶瓷纤维、分散剂和粘结剂制备氧化锆陶瓷纤维坩埚；[0069] （2）在氧化锆陶瓷纤维坩埚内部涂覆高惰性耐钛液腐蚀涂层即得到适用于钛及钛合金快熔炉铸造用陶瓷坩埚。[0070] 本发明将直径为48 50mm，长为180 220mm的钛及钛合金圆锭放入无底锆纤维陶瓷~ ~坩埚中，采用200 250kw大功率真空感应快速熔化炉将合金在1min内快速熔化，融化后的钛~及钛合金液在重力作用下充入高温预热后的模具腔体10，快速制备了小型高品质钛及钛合金铸件。该成型方法促进了低成本、高品质钛及钛合金铸件的发展，通过该方法实现了小型钛及钛合金铸件的快速以及低成本制造。[0071] 实施例1[0072] 本实施例提出一种钛合金表壳铸件的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：[0073] S1、钛合金圆锭：对于采用真空感应快速熔化炉用的钛合金锭进行定尺处理、表面车光处理、表面磨光处理、表面酸洗处理和水洗处理，然后干燥，制备得到钛合金圆锭；[0074] S2、型壳制备：制备成型钛合金表壳用蜡模以及模架11，将蜡模组焊在模架11上；然后采用粘结蜡将模架11与锆纤维陶瓷坩埚粘结在一起；对模架11与锆纤维陶瓷坩埚进行型壳面层及型壳背层制备，制备层数为5层半；将制备5层半的陶瓷型壳进行脱蜡处理，去除型壳内部的蜡料；对脱蜡后的型壳进行焙烧制备成待浇注铸件用的陶瓷型壳；[0075] S3、浇注成型：将钛合金圆锭放在锆纤维陶瓷坩埚中，将装好钛合金圆锭的陶瓷型壳放在真空感应快速熔化炉中熔炼，将熔炼电源2的功率提升至215kw成型钛合金铸件；随后停炉冷却得到浇注成型的钛合金表壳铸件。[0076] 具体的，所述钛合金的材质为ZTC4钛合金。[0077] 具体的，如图4所示，真空感应快速熔化炉包括真空泵设备1、熔炼电源2、提升气缸3、水冷蜗壳4、感应线圈6、石英玻璃罩8、托盘9和腔体10。模壳和坩埚5放在托盘9上，合金料7在模壳和坩埚5中，钛合金圆锭融化形成合金料7。[0078] 具体的，步骤S3包括以下步骤：[0079] S31、型壳装炉：取出焙烧后的陶瓷型壳，将钛合金圆锭放在锆纤维陶瓷坩埚中，将装好钛合金圆锭的陶瓷型壳放在真空感应快速熔化炉的腔体10中，进行密封；[0080] S32、抽真空：对密封后的真空感应快速熔化炉启动真空泵设备1，对腔体10进行抽真空处理；[0081] S33、氩气回填：对抽真空后的腔体10进行充氩气；[0082] S34、加热熔炼：启动熔炼电源2，将熔炼电源2的功率提升至215kw，熔化后的钛合金在重力作用下快速充入陶瓷型壳中，成型钛合金铸件；[0083] S35、停炉冷却：关闭熔炼电源2，陶瓷型壳在炉腔中静置4min冷却，待陶瓷型壳中的钛合金熔体完全凝固，从炉腔中取出陶瓷型壳，待陶瓷型壳冷却至290℃将陶瓷型壳破碎，取出浇注成型的钛合金表壳铸件。[0084] 具体的，S31、型壳装炉：取出焙烧后的陶瓷型壳，将钛合金圆锭放在锆纤维陶瓷坩埚中，在放置过程中避免钛合金圆锭与锆纤维陶瓷坩埚过多碰撞而产生杂质进入型壳；将装好钛合金圆锭的陶瓷型壳放在真空感应快速熔化炉的托盘9上，启动真空感应快速熔化炉升降开关，提升气缸3将陶瓷型壳送入真空感应快速熔化炉的腔体10中，进行密封。[0085] 托盘9与腔体10紧密配合，确保具有较好的密封性，防止漏气。[0086] 具体的，在步骤S2中，焙烧的温度为950℃，保温时间为4h。[0087] 具体的，在步骤S1中，钛合金圆锭的直径为48.3mm，长度为210.5mm。[0088] 具体的，在步骤S1中，在所述表面酸洗处理时使用酸液，所述酸液包括水、硝酸和氢氟酸，水、硝酸和氢氟酸的重量比为：8:3:2，所述硝酸中硝酸的含量为68%，所述氢氟酸中氢氟酸的含量为40%，表面酸洗处理的时间为5min。[0089] 具体的，在步骤S1中，表面磨光处理时，单边去除0.2mm。[0090] 具体的，在步骤S2中，制备成型钛合金表壳用蜡模以及模架11后，将制备好的蜡模及模架11放置恒温恒湿车间，放置时间为4h，待蜡模及模架11尺寸收缩稳定后，将蜡模组焊在模架11上。[0091] 具体的，在步骤S32中，对腔体10进行抽真空处理，使腔体10内真空度0.8Pa。[0092] 具体的，在步骤S33中，对抽真空后的腔体10进行充氩气，控制腔体10压力为20000Pa。[0093] 本实施例所述的锆纤维陶瓷坩埚的制备方法包括以下步骤：[0094] （1）称取氧化锆陶瓷纤维和分散剂，所述分散剂为聚丙烯酰胺，所述聚丙烯酰胺重量占比为所述氧化锆陶瓷纤维的0.4%，将氧化锆陶瓷纤维和聚丙烯酰胺充分搅拌混合成混合液；称取水和粘结剂，所述粘结剂为硅溶胶，所述硅溶胶中氧化硅含量为30%，所述水和硅溶胶的重量比为6:1，将水与硅溶胶充分搅拌混合制成浆液；然后将混合液加入到浆液中，充分搅拌混合得到浆料，浆料密度为280g/100ml；然后利用该浆料制备氧化锆陶瓷纤维坩埚。[0095] （2）称取电熔氧化钇粉与硅溶胶，所述电熔氧化钇粉与硅溶胶的重量比为5:1，对电熔氧化钇粉与硅溶胶搅拌充分混合配置成高惰性耐钛液腐蚀涂层涂料；将配置好的高惰性耐钛液腐蚀涂层涂料均匀涂覆在所述氧化锆陶瓷纤维坩埚的内表面，然后干燥即得到锆纤维陶瓷坩埚。[0096] 实施例2[0097] 在本实施例中，与实施例1不同的是，[0098] 具体的，在步骤S1中，钛及钛合金圆锭的直径为48.8mm，长度为212.4mm。[0099] 具体的，在步骤S1中，表面酸洗处理的时间为10min。[0100] 具体的，在步骤S34中，将熔炼电源2的功率提升至220kw。[0101] 具体的，在步骤S35中，关闭熔炼电源2，陶瓷型壳在炉腔中静置3.5min冷却，待陶瓷型壳中的钛及钛合金熔体完全凝固，从炉腔中取出陶瓷型壳，待陶瓷型壳冷却至280℃将陶瓷型壳破碎，取出浇注成型的钛合金表壳铸件。[0102] 具体的，在步骤S33中，对抽真空后的腔体10进行充氩气，控制腔体10压力为30000Pa。[0103] 实施例3[0104] 在本实施例中，与实施例1不同的是，[0105] 具体的，在步骤S34中，将熔炼电源2的功率提升至200kw。[0106] 实施例4[0107] 在本实施例中，与实施例1不同的是，[0108] 具体的，在步骤S34中，将熔炼电源2的功率提升至250kw。[0109] 实施例5[0110] 在本实施例中，与实施例1不同的是，[0111] 具体的，本实施例提出一种钛表壳铸件的制备方法，本实施例所用的材质为纯钛。对实施例1 5所述钛及钛合金表壳铸件的制备方法中浇注成型时钛及钛合金锭熔化时间进~行监测统计，见表1。[0112] 表1[0113][0114] 通过表1可知，实施例1 5所述钛及钛合金表壳铸件的制备方法中将熔炼电源2的~功率提升至200 250kw，可以实现钛及钛合金锭在1min内熔化，大大提高了钛及钛合金铸件~的生产效率，有效地保证了钛及钛合金铸件的大批量快速生产。[0115] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

专利地区：河南

专利申请日期：2024-07-23

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN118513509B