鈦鋁金屬間化合物熔模殼型鑄造工藝

    鈦鋁基合金是一種理想的耐高溫、輕質量的結構材料，有望廣泛應用于航空航天和汽車等領域的熱端部件。但由于該類零件本身結構復雜，鈦鋁基合金室溫強度、硬度均較高，因此采用傳統機械加工技術勢必使其成本大幅上升。近年來國外采用真空低壓吸鑄（CLV）法及永久模壓鑄法，解決了鈦鋁基合金鑄件的填充和補縮問題。鑄造出了葉輪和壓氣機閥等高溫結構件，考核試驗表明此類鑄件具有良好的使用性能，且其成本遠低于變形合金。在解決了以下關鍵工藝技術后,運用熔模精密鑄造技術完全可以制造出高性能、低成本的鈦鋁基高溫結構零件：
    鑄造鈦鋁基合金粗大的各向異性組織；
    嚴格控制間隙元素氮及其化合物在其中對材料性能造成的不利影響；
    在真空熔煉條件下，由于合金元素（特別是鋁、鉻）揮發造成的合金成分波動對性能產生的不利影響。
    鈦及其合金熔模鑄造技術是伴隨航空航天工業的發展而發展起來的。并且在各類鈦合金結構件制造中得到了廣泛的應用。從目前國內外發展趨勢看鈦及其合金熔模鑄造技術已成為幾種近凈形成形工藝中發展最快且適用性最廣的一種。但是，隨著鈦及其合金鑄件應用范圍的不斷擴大，在保證質量的前提下，成本控制也是限制其廣泛應用的一個重要指標。
    石墨型雖然成本低廉，但其零件表面質量較差，且對于凈形、近凈形鑄件表面易形成滲碳污染，同時也難于制造薄壁、復雜形狀零件。難熔金屬面層陶瓷型殼具有強度高、對鈦液具有很高的化學穩定性，可制造優質大型的復雜鑄件。但是，由于其導熱性及熱容較高，難以制造超薄壁鑄件（δ≤1.5mm），同時由于其工藝過程復雜、原材料成本偏高導致其產品競爭力下降。美國PCC公司采用化學穩定性最高的氧化釷（ThO2）面層型殼工藝，已生產出各種大型復雜鑄件，但型殼放射性問題無法解決。德國HITAL公司用電熔氧化釔（Y2O3）生產鈦精鑄件，已澆鑄出薄壁鈦鋁鑄件，但由于氧化釔成本太高難以推廣。日本三建造船（株式會社）發展了氧化鈣（CaO）型殼工藝生產小型鈦鑄件，但型殼制造及保存工藝相當復雜。
     運用新型精鑄模殼，ISM熔煉及離心澆注工藝，課題組完成了主渦流器零件的毛胚制造。成分符合設計要求，氮含量≤0.5×10-5、氧含量≤0.35×10-3。鑄件表面呈銀白色，輪廓清晰，物流痕和冷隔。鑄件經金相觀察發現枝晶間存在鑄造裂紋。經過12800C、3小時、200MP熱等靜壓處理可消除大部分微孔及裂紋缺陷。