半連續製備TiAl基合金汽車氣閥及相近形狀部件的方法

2023-10-07 11:31:44

專利名稱：：半連續製備TiAl基合金汽車氣閥及相近形狀部件的方法
技術領域：
：本發明涉及汽車氣閥及相近開m部件的制皿術，具體的說是一種半連續製備TiAl基合金汽車氣閥及相近形狀部件的方法。
背景技術：
：目前，國外鑄造TiAl基合金汽車氣閥的技術是，等離子熔煉母合金，7jC冷凝殼爐鑄造合金氣閥。該製備技術的缺點是兩姚煉成蹄高，同時對於高熔點、高活性的材料，水冷凝殼鑄造時t歐佳使得合金液獲得較高的鑄ita:熱度(一般不超過8(TC)，導致細長比(L/0))大的汽車氣閥難以成型。
發明內容本發明的目的在於提供一種性能優異的TiAl基合金汽車氣閥及相近形狀部件的製備方法。用該方法可以低成本地、半連續的製備出具有高熔點、高活性TiAl基材料、細長比大、難以鑄造成型的汽車氣閥，並且所製備出的汽車氣閥具有優異的內部質量，鑄造性能穩定。本發明的技術方案是本發明提供了一種半連續製備TiAl基合金氣閥及相近形狀部件的方法，採用半連續真空感應爐，真空感應熔煉和真空吸鑄成型的方法以海綿鈦、工業純鋁及其他合金元素為原料，採用CaO成型的陶瓷柑堝進行真空感應熔煉；鑄造殼型由氣閥等部件模殼、中間流M:吸鑄管構成，氣閥部件的長度方向與中間流盤垂直均勻分布；真空吸鑄的工藝參數為殼型溫度50800°C，合金液過熱度5018(TC，真空吸鑄的壓差為0.2latm。本發明半連續製備鈦鋁基合金汽車氣閥及相近開m部件的方法中，熔煉最好在0.22atm的氬氣保護氣氛下進行。本發明半連續製備鈦鋁基合金汽車氣閥及相近開鄰部件的方法中，熔煉的電源頻率在20005000Hz範圍內。本發明半連續製備鈦鋁基合金汽車氣閥及相近皿部件的方法中，熔煉吸鑄一爐合金後，通過熔煉室上方的吸鑄室實現主合金料的加入；用爐蓋上方的固定合金加料鬥加入輔合金料，實現半連續熔煉合金。本發明半連續製備鈦鋁基合金汽車氣閥及相近開m部件的方法中，真空感應熔煉和真空吸鑄的結構包括上下設置的吸鑄室、熔煉室，吸鑄室、熔煉室之間設有插板閥。吸鑄,過程是通過熔煉室半連續熔煉合金，吸鑄室半連續裝卸吸鑄模殼，並且兩室通過一氣動插板閥連接並單獨隔開而完成；本發明半連續製備鈦鋁基合金汽車氣閥及相近開沐部件的方法中，採用紅外測溫和機械插入式測溫兩套測溫系統，可靈活準確±也監測熔煉合金液的顯度。本發明中的相近形狀部件指細長比大，薄壁形狀複雜的部件。本發明的優點及有益效果是1、本發明用熱力學穩定的CaO陶瓷成型塒堝熔煉TiAl基合金，降低了活性合金液與耐火氧化物坩堝的交互作用，達到了熔煉合金少進氧的目的，同時獲得較高的過熱度。2、本發明氣閥部件的長度方向與中間流盤垂直均勻分布，鑄造殼型採用多個氣閥在中間流盤的排列緊湊，而且可以半連續的生產，有效的提高了生產效率。3、由於應用本發明的方法製備TiAl基合金氣閥，可以使氣閥在殼型^it較低、過熱度也較低的情況下，成型完好，減少了殼型、坩堝與合金液的交互作用。4、本發明通過調整合金熔煉的頻率，更有效的控制合金液與坩堝的交互作用，防止了合金熔煉過程中的增氧。5、本發明熔煉過程中採用紅外測溫和機IM入式測溫兩套測溫系統，可靈活準確地監測熔煉合金液的溫度。6、本發明吸鑄整個過禾呈是通過熔煉室半連續'熔煉合金，吸鑄室半連續裝卸吸鑄模殼，並且兩室通過一氣動插板閥連接而與蟲隔開而完成。熔煉吸鑄一爐合金後，通過熔煉室上方的吸鑄室實現主合金料的加入，用爐蓋上方的固定合金加料鬥加入輔合金料，實現半連續熔煉合金。圖l吸鑄殼型組合示意圖。圖中，l模殼；2中間流盤；3吸鑄管。圖2吸鑄成型的氣閥。圖3成型的氣閥X-ray探傷圖。圖4為本發明吸錚熔煉結構示意圖。圖中，3吸鑄管；4吸鑄室；5熔煉室；6插板閥；7熔煉線圈；8吸鑄箱；9抽氣管。具體實施方式實施例1半連續吸^^太鋁基合金汽車氣閥及相近微部件的殼艦用圖1方式，當然不限於此，在50kg真空吸鑄爐上吸鑄riAffi氣閥，成分如表l，其吸鑄過程為1、原材料為海綿Ti、工業純A1、TiB2;2、將上述原材料mCaO坩堝，進行真空感應熔煉；3、鑄造殼型由氣閥等部件模殼l、中間流盤2及吸鑄管3構成，氣閥部件的長度方向與中間流盤垂直均勻分布；預關被，5080(TC(本實施例為300°C)的殼型裝在吸鑄室，並與吸鑄管連接好，合爐分別對熔煉室和吸鑄室抽真空，真空度達到1.".5&(本實施例為3Pa)時打開啟動插板閥，向爐內通入0.2~2&&11(本實施例為0.6atm)的氬氣，開始熔煉合金，熔煉的電源頻率在200(K5000Hz範圍內(本實施例為3000Hz);4、熔煉結束採用紅外和接觸式熱電偶進行測溫，當過熱度達到5018(TC(本實施例為IO(TC)時，將吸鑄管插入金屬液，打開閥門開始吸鑄，吸鑄過程中通過流量控制閥調解吸^il度，真空吸鑄的壓差為2.0xl0t7.0xl0卞a(本實施例為6.0xl04Pa);5、如圖4所示，吸鑄熔煉結構包括上下設置的吸鑄室4、熔煉室5，吸鑄室4、熔煉室5之間設有插板閥6，吸鑄室4內的吸鑄箱8—端連有吸鑄管3，另一端連有抽氣管9，吸鑄箱8內設有模殼、中間流盤，熔煉室5內設熔煉線圈7。吸鑄結束後將殼型抽出熔煉室5，回到吸鑄室4，關上插板閥6，抽出吸鑄室4內的氬氣後，將吸鑄室4放氣，取出殼型；吸鑄整個過程M過熔煉室5半連續熔煉合金，吸鑄室4半連續裝卸吸鑄模殼，並且兩室M—氣動插板閥6連接而單獨隔開而完成。6、通過熔煉室上方的吸鑄室和加料鬥重新加入合金料進行熔煉；用爐蓋上方的固定合金加料鬥加入輔合金料，實現半連續熔煉合金。7、裝上新的吸鑄殼進行下一個吸鑄過程。表1TiAlB氣閥的成分tableseeoriginaldocumentpage6實施例2與實施例1不同之處在於，在50kg真空吸鑄爐上吸鑄T1A1B氣閥，成分如表2。tableseeoriginaldocumentpage6預絮媼度為30(TC的殼型裝在吸鑄室，並與吸鑄t^接好，合爐分別對熔煉室和吸鑄室抽真空，真空度達到3.53時打開啟動插板閥，向爐內通入0.6ato的氬氣，開始熔煉合金，熔煉的電源頻率在3300Hz;熔煉結束採用紅外和接觸式熱電偶進行測溫，當過熱度達到12(TC時，將吸鑄管插入金屬液，打開閥門開始吸鑄，吸鑄過程中通過流量控制閥調解吸鑄速度，真空吸鑄的壓差為6xl0，a。實施例3與實施例l不同之處在於，在50kg真空吸鑄爐上吸鑄TiAlB氣閥，成分如表3。表3氣閥的成分tableseeoriginaldocumentpage6預熱糹破為50(TC的殼型裝在吸鑄室，並與吸鑄管連接好，合爐分別對熔煉室和吸鑄室抽真空，真空度達到4Pa時打開啟動插板閥，向爐內通入0.53加的氬氣，開始熔煉合金，熔煉的電源頻率在3600Hz;熔煉結束採用紅外和接觸式熱電偶進行測溫，當過熱度達到12(TC時，將吸鑄管插入金屬液，打開閥門開始吸鑄，吸鑄過程中通過流量控制閥調解吸鑄速度，真空吸鑄的壓差為5xl04Pa。實施例4與實施例1不同之處在於，在50kg真空吸鑄爐上吸鑄TiAlB氣閥，成分如表4。tableseeoriginaldocumentpage7預熱溫度為40(TC的殼型裝在吸鑄室，並與吸鑄管連接好，合爐分別對熔煉室和吸鑄室抽真空，真空度達到3Pa時打開啟動插板閥，向爐內通入0.7ato的氬氣，開始熔煉合金，熔煉的電源頻率在2500Hz;熔煉結束採用紅外和接觸式熱電偶進行測溫，當過熱度達到100。C時，將吸鑄管插入金屬液，打開閥門開始吸鑄，吸鑄過程中通過流量控制閥調解吸鑄速度，真空吸鑄的壓差為7xl04Pa。權利要求1、一種半連續製備TiAl基合金汽車氣閥及相近微部件的方法，其特徵在於採用半連續真空感應爐，真空感應熔煉和真空吸鑄成型的方法，具體過程如下(1)以海綿鈦、工業純鋁及其他合金元素為原料，採用CaO成型的陶瓷坩堝進行真空感應熔煉；(2)鑄造殼型氣閥部件的長度方向與中間流盤垂直均勻分布；(3)真空吸鑄的工藝參數為:殼型溫度50800°C，合金液過熱度50180°C，真空吸鑄的壓差為0.2latm。2、按權利要求1所述半連續製備TiAl基合金汽車氣閥及相近形狀部件的方法，其特徵在於所述熔煉的電源頻率在200(K5000Hz範圍。3、按權利要求1戶脫半連續製備TiAl基合金汽車氣閥及相近開娥部件的方法，其特徵在於在真空熔煉室和真空吸鑄室的真空度達到1.0~4.5Pa時，向爐內通入0.22atrn的氬氣保護氣氛，然後開始熔煉合金。4、按權利要求1所述半連續製備TiAl基合金汽車氣閥及相近形狀部件的方法，其特徵在於真空感應熔煉和真空吸鑄的結構包括上下設置的吸鑄室、熔煉室，吸鑄室、熔煉、室之間設有插板閥，吸鑄^1程^1過熔煉室半連續熔煉合金，吸鑄室半連續裝卸吸鑄模殼，並且兩室通過一氣動插板閥連接並單獨隔開而完成。5、按權利要求4所述半連續製備T1A1基合金汽車氣閥及相近形狀部件的方法，其特徵在於熔煉吸鑄一爐合金後，M熔煉室上方的吸鑄室實現主合金料的加入，用爐蓋上方的固定合金加料鬥加入輔合金料，實現半連續熔煉合金。6、按權利要求1所述半連續製備TiAl基合金汽車氣閥及相近形狀部件的方法，其特徵在於採用紅外測溫和機械插入式測溫兩套測溫系統。全文摘要本發明涉及汽車氣閥及相近形狀部件的製備技術，具體的說是一種半連續製備TiAl基合金汽車氣閥及相近形狀部件的方法。採用半連續真空吸鑄爐感應熔煉後真空吸鑄的方法以海綿鈦、工業純鋁及其他合金元素為原料，採用CaO成型的陶瓷坩堝進行真空感應熔煉；鑄造殼型由氣閥等部件模殼、中間流盤及吸鑄管構成，氣閥部件的長度方向與中間流盤垂直均勻分布；真空吸鑄的工藝參數為殼型溫度50～800℃，合金液過熱度50～180℃，真空吸鑄的壓差為2.0×104～7.0×104Pa。本發明可以低成本半連續製備出高熔點、高活性TiAl基材料細長比大，形狀複雜，成型困難的部件，並且所製備的汽車氣閥具有優異的內部質量，鑄造性能穩定。文檔編號B22D18/06GK101121196SQ20061004741公開日2008年2月13日申請日期2006年8月9日優先權日2006年8月9日發明者奎劉,張順南,趙秀娟,波陳,馬穎澈,明高申請人:中國科學院金屬研究所