一種鈮硅金屬間化合物鑄錠的真空鑄造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種鈮硅金屬間化合物鑄錠的真空鑄造方法，包括模具，模具底部設(shè)有水冷銅盤，水冷銅盤內(nèi)有循環(huán)冷卻水通道，使熔體形成一個自下而上的縱向溫度梯度，模具第一邊和第二邊一側(cè)設(shè)有水霧冷噴頭，第三邊和第四邊的拐角連接處設(shè)有電阻加熱體，使熔體形成一個從一側(cè)到另一側(cè)的橫向溫度梯度，以上的縱向溫度梯度和橫向溫度形成一個斜向溫度梯度，使固液界面從第一邊和第二邊連接處的底部向第三邊和第四邊連接處的頂部推進，最后凝固部位位于第三邊和第四邊連接處附近，將縮孔縮松集中于此。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種鈮硅金屬間化合物鑄錠的真空鑄造方法
本專利技術(shù)屬于材料加工
，尤其是涉及一種鈮硅金屬間化合物鑄錠錠的真空鑄造方法。
技術(shù)介紹
NbSi合金，又稱NbSi化合物基超高溫合金，是由基體金屬鈮同合金元素硅及其他合金元素組成的合金，其具有良好的室溫斷裂韌性、高溫強度、高溫蠕變強度和抗高溫氧化能力，同時具有高熔點和適中的密度等優(yōu)點，因而有望成為應(yīng)用于1350℃以上的超高溫結(jié)構(gòu)材料，正在成為當代航空航天工業(yè)、民用工業(yè)等領(lǐng)域的優(yōu)秀候選結(jié)構(gòu)材料之一，特別是在航空發(fā)動機葉片領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。3D打印，或稱增材制造作為近年來興起的一種快速成型工藝，采用逐層鋪粉，激光或電子束融化成型的方式，實現(xiàn)了精密部件的精加工成型，并且避免了鑄造過程出現(xiàn)的縮孔縮松等缺陷，成為一種新興的材料加工手段。目前3D打印所用的粉料，一般通過熔煉后真空澆注成鑄錠，隨后二次熔煉并采用霧化法制粉的方式獲得，而在真空熔煉和澆注過程中，通常是在真空感應(yīng)熔煉爐中熔煉保溫后澆注到模具中，由于模具預(yù)熱后需要經(jīng)歷放入感應(yīng)爐、抽真空、熔煉、澆注等過程，溫度會下降，同時合金錠中央容易出現(xiàn)縮孔，宏觀偏析等問題，造成鑄錠利用率下降，并且在后續(xù)切割過程中，縮孔內(nèi)很容易附著污物，且難以清除，因而尋找一種減少鑄錠縮孔且避免與模具反應(yīng)的鑄造方法具有重要的意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種鈮硅金屬間化合物的真空鑄造方法。本專利技術(shù)完整的技術(shù)方案包括：一種鈮硅金屬間化合物的真空鑄造方法，包括如下步驟，將感應(yīng)熔煉爐關(guān)閉，密封抽真空，開啟感應(yīng)加熱方法進行加熱時熔化金屬，完全熔化后保持20-40℃過熱度保溫5-10min后澆注，金屬熔體流入模具；所述的模具高度為50-60cm，模具橫截面為矩形，尺寸為25cm*25cm，包括依次連接的第一邊、第二邊、第三邊和第四邊，模具底部設(shè)有水冷銅盤，水冷銅盤內(nèi)有循環(huán)冷卻水通道，第一邊和第二邊一側(cè)設(shè)有水霧冷噴頭，第一邊和第二邊連接處為圓角過渡，第三邊和第四邊的拐角連接處設(shè)有電阻加熱體；金屬熔體澆入模具后，模具底部的水冷銅盤在底部對模具進行冷卻，冷卻水量為5L/min，使熔體形成一個自下而上的縱向溫度梯度，水霧冷噴頭對模具的第一邊和第二邊進行冷卻，噴霧壓力為0.02-0.0.05Mpa，電阻加熱體對第三邊和第四邊的拐角連接處加熱，電阻加熱溫度為1000-1200℃，使熔體形成一個從一側(cè)到另一側(cè)的橫向溫度梯度，凝固結(jié)束后，脫模取出，切除第三邊和第四邊邊緣處的部分，得到合金鑄錠。本專利技術(shù)相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點在于：現(xiàn)有技術(shù)中鑄錠的生產(chǎn)一般采用圓柱形鑄錠，部分采用通過底部冷卻的方式使其凝固，上述方式帶來的問題是最后凝固部位位于鑄錠中心，形成沿鑄錠軸線的縮孔縮松，上述縮孔縮松在后續(xù)加工過程帶來非常大的麻煩，需要沿軸線切割，然后切除縮孔部分，本專利技術(shù)通過設(shè)計方形鑄錠，采用底部和兩側(cè)邊冷卻，另外兩側(cè)邊保溫的方式，形成斜向的溫度梯度，最后凝固部位集中在兩側(cè)邊的邊緣處，避免了中心處的縮孔，在后續(xù)加工中只需要完成一次切割即可，提高了鑄錠利用率和生產(chǎn)效率，同時針對鈮硅金屬間化合物在高溫下容易吸氧的問題，選擇較低的過熱度，同時降低冷卻冷卻水量和水霧壓力，增加保溫部位的溫度，避免過快冷卻，使固液界面平滑推進。附圖說明圖1為本專利技術(shù)所用鑄造模具正視圖。圖2為本專利技術(shù)所用鑄造模具俯視圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本專利技術(shù)做進一步說明。一種鈮硅金屬間化合物鑄錠的真空鑄造方法，將感應(yīng)熔煉爐關(guān)閉，密封抽真空到10-3-10-4pa，開啟感應(yīng)加熱方法進行加熱時熔化合金，加熱功率為250-300KW，完全熔化后保持20-40℃過熱度保溫5-10min后澆注，金屬熔體流入模具1；所述的模具高度為50-60cm，模具橫截面為矩形，尺寸為25cm*25cm，包括依次連接的第一邊2、第二邊3、第三邊4和第四邊5，模具底部設(shè)有水冷銅盤6，水冷銅盤內(nèi)有循環(huán)冷卻水通道7，該循環(huán)冷卻水通道為迷宮式結(jié)構(gòu)，第一邊和第二邊一側(cè)設(shè)有水霧冷噴頭8，第一邊和第二邊連接處為圓角過渡，第三邊和第四邊的拐角連接處設(shè)有電阻加熱體，該電阻加熱體為切割成扇形的爐膛，內(nèi)嵌電阻爐絲，電阻絲連接電源，正對第三邊和第四邊的拐角連接處。金屬熔體澆入模具后，模具底部的水冷銅盤在底部對模具進行冷卻，冷卻水量為5L/min，使熔體形成一個自下而上的縱向溫度梯度，水霧冷噴頭對模具的第一邊和第二邊進行冷卻，噴霧壓力為0.02-0.0.05Mpa，電阻加熱體對第三邊和第四邊的拐角連接處加熱，使熔體形成一個從一側(cè)到另一側(cè)的橫向溫度梯度，電阻加熱溫度為1000-1200℃，以上的縱向溫度梯度和橫向溫度形成一個斜向溫度梯度，使固液界面從第一邊和第二邊連接處的底部向第三邊和第四邊連接處的頂部推進，最后凝固部位位于第三邊和第四邊連接處附近，將縮孔縮松集中于此。凝固時間為8-10min，凝固結(jié)束后，脫模取出，切除第三邊和第四邊邊緣處的部分，得到合金鑄錠。以上所述，僅是本專利技術(shù)的較佳實施例，并非對本專利技術(shù)作任何限制，凡是根據(jù)本專利技術(shù)技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本專利技術(shù)技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種鈮硅金屬間化合物的真空鑄造方法，包括如下步驟，將感應(yīng)熔煉爐關(guān)閉，密封抽真空，開啟感應(yīng)加熱方法進行加熱時熔化金屬，完全熔化后保持20?40℃過熱度保溫5?10min后澆注，金屬熔體流入模具；所述的模具高度為50?60cm，模具橫截面為矩形，尺寸為25cm*25cm，包括依次連接的第一邊、第二邊、第三邊和第四邊，模具底部設(shè)有水冷銅盤，水冷銅盤內(nèi)有循環(huán)冷卻水通道，第一邊和第二邊一側(cè)設(shè)有水霧冷噴頭，第一邊和第二邊連接處為圓角過渡，第三邊和第四邊的拐角連接處設(shè)有電阻加熱體；金屬熔體澆入模具后，模具底部的水冷銅盤在底部對模具進行冷卻，冷卻水量為5L/min，使熔體形成一個自下而上的縱向溫度梯度，水霧冷噴頭對模具的第一邊和第二邊進行冷卻，噴霧壓力為0.02?0.0.05Mpa，電阻加熱體對第三邊和第四邊的拐角連接處加熱，電阻加熱溫度為1000?1200℃，使熔體形成一個從一側(cè)到另一側(cè)的橫向溫度梯度，凝固結(jié)束后，脫模取出，切除第三邊和第四邊邊緣處的部分，得到合金鑄錠。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鈮硅金屬間化合物的真空鑄造方法，包括如下步驟，將感應(yīng)熔煉爐關(guān)閉，密封抽真空，開啟感應(yīng)加熱方法進行加熱時熔化金屬，完全熔化后保持20-40℃過熱度保溫5-10min后澆注，金屬熔體流入模具；所述的模具高度為50-60cm，模具橫截面為矩形，尺寸為25cm*25cm，包括依次連接的第一邊、第二邊、第三邊和第四邊，模具底部設(shè)有水冷銅盤，水冷銅盤內(nèi)有循環(huán)冷卻水通道，第一邊和第二邊一側(cè)設(shè)有水霧冷噴頭，第一邊和第二邊連接處為圓角過渡，第...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐甄真，張建勛，李增輝，李耀鵬，
申請(專利權(quán))人：西安交通大學(xué)青島研究院，青島翰興知識產(chǎn)權(quán)運營管理有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37