【技术开发单位】北京百慕航材高科技股份有限公司
【技术简介】钛及钛合金具有一系列优异的特性：如密度小、比强度高、耐腐蚀、耐高温等，其工业化生产仅50多年就展示出强大的生命力，成为航空、航天、能源、船舶、化工及医疗领域不可缺少的材料。但钛的化学活性高，铸造难度大，常规铸造技术难以满足目前航空航天等领域对薄壁、异性、结构和功能统一钛合金精密铸件的需求，因而开发低成本、精密化的钛合金铸造技术成为目前急需解决的问题。
钛合金熔模精密铸造技术是为了满足航空、航天技术的需要而发展起来的，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其干燥硬化后形成了较厚的耐火涂层，再将其中的蜡模溶化脱掉而制成型壳，再经过焙烧获得了较高的强度，然后进行浇注而获得铸件的一种方法。但是，钛合金的熔模精密铸造也面临着一些挑战，其中钛液与型壳的化学反应，以及离心浇注所产生金属液对型壳的高速冲击，时常导致型壳在浇注过程中破裂，铸件报废，造成原材料、能源和人力的浪费。因此，制造既具有化学惰性，又具有高强度的熔模型壳是钛和钛合金熔模精密铸造的重要一环。目前国际主流铸造技术采用氧化物面层陶瓷型壳生产复杂薄壁钛合金铸件，因为与钛有着低反应性，热导率低、强度高、可浇注优质的钛合金精密铸件。生产线上的型壳与以前相比，其表面光洁度有所提高，气孔较少；以前常出现的微裂纹不再常见。背型涂料采用机械手与程控悬链干燥后，型壳质量比较稳定。
此外为降低钛合金铸件生产成本也可采用特种砂型铸造，造型混合物采用铸造级锆砂、橄榄石砂和粘结剂。砂型铸造是通过在木模表面覆盖造型混合物，经焙烧后制成模壳的过程。其生产周期短，可大大降低铸件的生产成本，适合铸件表面质量要求不高的钛合金铸件，可根据钛合金铸件的特点选择使用该铸造方法。
【技术特点】采用真空感应炉进行钛及钛合金熔炼浇铸有如下技术优势：（1）降低钛合金铸件生产成本。感应炉不需专门制备电极，海绵状料、废品压块、回收料等均可以使用。同时熔炼一炉所需时间比凝壳炉短，可降低钛合金生产成本。（2）适宜制造复杂薄壁精密钛合金铸件。感应炉的温度可控，熔池可长时间保温，可提高过热度，有利于复杂薄壁精密件的充满，这是凝壳炉无法做到的。目前国内主要采用凝壳炉生产钛合金铸件，而国外的一些公司已经采用感应炉生产包括宇航铸件和转动件在内的钛及钛合金铸件，并取得了很好的经济效益。
同时，通过对型壳用耐火材料和粘结剂的发展，大大提高了钛合金薄壁复杂精铸件的质量。传统的石墨型虽成本低但铸件表面质量较差，同时不适于生产件，而用难熔金属面层或氧化钇面层陶瓷型壳可以浇注出高质量的钛铸件，但成本却很高。而氧化物面层陶瓷型壳特别适用于批量制造、无加工余量及难于机加工的复杂构件。与机加工艺相比，可大幅度降低生产成本并缩短制造工期。
【技术指标】
蜡模：蜡料采用钛合金精铸专用蜡料，对蜡模和模组的表面清洁度要求较高，表面无油污、平整光滑，不能有裂纹、针孔等缺陷，否则会影响型壳及铸件质量。
型壳：钛熔模铸造型壳强度取决于背层质量，而面层的质量决定着铸件的表面质量，如果面层发生脱落、起皮或裂纹现象，则所铸铸件表面也会出现相应的缺陷。型壳面层材料对温湿度比较敏感，随温度的升高，干燥时间缩短。但提高温度受模料热稳定性的限制。当相对湿度30%-40%范围时，干操时间最短;当相对湿度大于70%时，型壳干澡时间显著增加。风速在4m/s以内，随着风速增加干燥时间明显缩短，但风速超过5m/s时，干燥速度已提高不多了。
熔铸：根据模组的特点选择浇注系统和浇注工艺参数，如电压、电流、离心转速等。
热处理：根据铸件结构和壁厚选择合适退火温度和保温时间，通过退火处理消除铸件残余应力。通过热等静压处理闭合铸件中的宏观和微观缩松、气孔和缩孔，可提高钛合金铸件的性能和可靠性，尤其是铸件的疲劳性能。
【技术水平】国际先进
【可应用领域和范围】主要应用在航空、航天、汽车、船舶、化工等领域。
【专利状态】已申请专利1项
【技术状态】批量生产阶段
【合作方式】技术服务、产品销售
【投入需求】5000万元以上
【转化周期】2年左右
【预期效益】形成年产航空航天钛铸件200吨，石油化工等民用钛铸件150吨的生产能力。本项目达产年营业收入45000万元，利润总额5000万元，净利润4000万元。
【联系方式】赵瑞斌
010-62498373/13801242410