陶瓷芯成分、用于制作芯的方法、用于铸造中空含钛制品的方法及中空含钛制品的利记博彩app
【专利说明】陶瓷芯成分、用于制作芯的方法、用于铸造中空含铁制品的方 法及中空含铁制品
【背景技术】
[0001] 现代燃气轮机或燃机必须满足关于可靠性、重量、功率、经济性和操作使用寿命的 最高要求。在此类满轮的开发中，材料选择、探寻新的适合材料W及探寻新的生产方法尤其 在符合标准和满足要求中起到作用。
[0002] 用于燃气轮机的材料可包括铁合金、儀合金(也称为超级合金)和高强度钢。对于 飞行器发动机，铁合金大体上用于压缩机零件，儀合金适用于飞行器发动机的热的零件，而 高强度钢例如用于压缩机壳体和满轮壳体。高负载或高应力的燃气轮机构件(例如，诸如用 于压缩机的构件)通常是锻造零件。另一方面，用于满轮的构件通常体现为烙模铸造零件。
[0003] 尽管烙模铸造不是新工艺，但烙模铸造市场随着对更错综和复杂的零件的需求增 长而继续发展。由于对高质量精密铸件的较大需求，故仍不断需要开发新的方式来使烙模 铸造更快、更高效、更廉价且更高的质量。
[0004] 用于铸造首饰和假牙行业的由烙融石英、方石英、石膏等构成的常规烙模模具化 合物大体上不适合用于铸造反应性合金(诸如铁合金）。一个原因在于烙融的铁与烙模模具 之间存在反应。
[000引需要不会与铁和侣化铁合金显著反应的简单烙模模具。对于铁合金铸造，之前采 用了陶瓷壳模具的途径。在之前的实例中，为了减少常规烙模模具化合物的限制，开发出了 若干附加的模具材料。例如，开发出了氧化-膨胀类型的烙模化合物，其中氧化儀或氧化错 用作主要成分，且金属错加入主要组分中来补偿铸造金属的凝固引起的收缩。因此，还需要 简单且可靠的烙模铸造方法，其允许从不与金属或金属合金显著反应的烙模模具容易抽出 近净成形的金属或金属合金。
[0006] 现有技术的非金属复合物满轮叶片大体上为未冷却的实屯、类型。例如，见授予 Bailey等人（1991)的美国专利第5,018,271号。此类材料的高热导率需要复杂的解决方案 来将热从叶片周围的流动通路传递到支承叶片转子和盘结构中。运些设计解决方案很复杂 且向叶片和支承盘结构添加了附加重量。除上述之外，相比于当前的金属叶片设计，期望可 冷却的轻量叶片来克服W上现有技术的不足。
【发明内容】
[0007] 本公开内容的一个目的在于提供对燃气满轮发动机的叶片的改善。
[0008] 本公开内容的方面提供了克服常规技术的局限性的铸模成分、铸造方法和铸件制 品。尽管本公开内容的一些方面可能针对航天工业的构件的制造，例如，发动机满轮叶片， 但本公开内容的方面可用于任何行业中的任何构件的制造，特别是含有铁和/或铁合金的 那些构件。
[0009] 本公开内容的一个方面针对一种包括侣酸巧颗粒和一个或更多个大尺寸颗粒的 陶瓷忍成分。在一个实施例，该成分包括细尺寸侣酸巧，且其中所述大颗粒为中空的。在另 一个实施例中，侣酸巧颗粒包括单侣酸巧、二侣酸巧和巧侣石的颗粒。在一个实例中，成分 还包括具有小于大约50微米的粒度的侣酸巧。
[0010] 在一个实施例中，大尺寸颗粒包括中空氧化物颗粒。在另一个实施例中，大尺寸颗 粒为中空的，且它们包括氧化侣颗粒、氧化儀颗粒、氧化巧颗粒、氧化错颗粒、氧化铁颗粒或 它们的组合。在另一个实施例中，大尺寸颗粒包括陶瓷，诸如侣酸巧、六侣酸巧、氧化错或它 们的组合。在一个实施例中，中空氧化物颗粒包括中空氧化侣球或气泡。
[0011] 颗粒的特定尺寸为本公开内容的特征。具体而言，成分的大尺寸颗粒包括外部大 小大于大约70微米的颗粒。在一个实施例中，大尺寸颗粒包括外部大小为大约70微米到大 约1000微米的颗粒。在一个实施例中，侣酸巧颗粒的至少50%的外部大小小于大约10微米。 在另一个实施例中，侣酸巧颗粒包括外部大小达到大约50微米的颗粒，且大尺寸颗粒包括 外部大小为大约70到大约1000微米的颗粒。
[0012] 本公开内容的一个方面针对由包括侣酸巧颗粒和一个或更多个大尺寸颗粒的陶 瓷忍成分形成的铸忍。本公开内容的另一个方面针对一种使用由包括侣酸巧颗粒和一个或 更多个大尺寸颗粒的陶瓷忍成分形成的铸忍形成的中空的含侣化铁的制品。在一个实施例 中，中空的含侣化铁的制品包括中空侣化铁满轮叶片。
[0013] 在一个实施例中，侣酸巧颗粒的重量分数大于大约20%且小于大约80%。在另一个 实施例中，大尺寸颗粒的重量分数从大约20%到大约65%。
[0014] 在一个实施例中，忍的密度为大约0.8g/cc到大约3g/cc。在另一个实施例中，忍成 分在大约700到1400摄氏度下焚烧大约一小时后收缩不超过大约百分之一。在另一个实施 例中，在陶瓷忍成分烧结之后，陶瓷忍基本没有二氧化娃。在一个实施例中，在忍成分的烧 结之前，陶瓷忍包括中空氧化侣颗粒，且在烧结之后，忍包括不超过大约0.5%重量(基于忍 的总重量)的氧化侣。
[0015] 本公开内容的一个方面针对一种用于铸造含铁制品的烧结陶瓷忍，所述忍包括侣 酸巧颗粒和大尺寸颗粒。在一个实施例中，忍包括小尺寸侣酸巧颗粒和大尺寸中空颗粒。在 一个实施例中，侣酸巧颗粒包括单侣酸巧、二侣酸巧和巧侣石的颗粒。在一个实施例中，在 烧结之后，忍基本没有二氧化娃。在另一个实施例中，在烧结之前，陶瓷忍包括中空氧化侣 颗粒，且在烧结之后，忍包括不超过大约0.5%重量(基于忍的总重量)的游离二氧化娃。
[0016] 在一个实施例中，陶瓷忍的侣酸巧颗粒的重量分数大于大约20%且小于大约80%。 在另一个实施例中，陶瓷忍中的大尺寸颗粒的重量分数从大约20%到大约65%。在一个实施 例中，陶瓷忍中的侣酸巧颗粒的至少50%的外部大小小于大约10微米。在另一个实施例中， 陶瓷忍中的侣酸巧颗粒包括外部大小达到大约50微米的颗粒，且陶瓷忍中的大尺寸颗粒包 括外部大小从大约70到大约1000微米的颗粒。
[0017] 本公开内容的一个方面为烧结的陶瓷忍，包括侣酸巧颗粒和大尺寸颗粒。在一个 实施例中，陶瓷忍包围在模具内，且具有与模具部分的成分。在一个实施例中，忍用于形成 中空的含侣化铁的制品。在一个实施例中，一个W上的忍存在于铸模中。在一个实施例中， 铸模具有两个、=个或四个不同的腔位置，其中各个均具有在其内的忍。在使用一个W上的 忍的一个实施例中，忍可经由连接收纳忍的两个或更多个腔的通道来连接到彼此上。在使 用一个W上的忍的一个实施例中，忍为分离的，各个在限定位置内且不与任何其它忍接触。 在使用一个W上的忍的另一个实施例中，各个忍的成分可为不同的。在使用一个W上的忍 的另一个实施例中，所有忍都具有与彼此相同的成分。
[0018] 本公开内容的一个方面为包括侣酸巧颗粒和中空大尺寸颗粒的烧结陶瓷忍，其中 陶瓷忍用于形成中空的含侣化铁的制品。本公开内容的另一个方面为包括侣酸巧陶瓷忍的 中空的含侣化铁的制品，其中陶瓷忍包括用于形成中空的含侣化铁的制品的侣酸巧颗粒和 一个或更多个大尺寸颗粒。
[0019] 在一个实施例中，忍的密度为大约0.8g/cc到大约3g/cc。在另一个实施例中，忍成 分在大约700到1400摄氏度下焚烧大约一小时后收缩不超过大约百分之一。本公开内容的 一个方面为一种用于铸造中空含铁制品的模具成分，其包括侣化巧颗粒，包括单侣酸巧、二 侣酸巧和巧侣石；W及如本文教导的陶瓷忍。在一个实施例中，侣酸巧颗粒包括单侣酸巧的 颗粒。在另一个实施例中，侣酸巧颗粒包括单侣酸巧和二侣酸巧的颗粒。
[0020] -方面，本公开内容为一种包括模具的腔内的陶瓷忍的铸模，其中陶瓷忍包括侣 酸巧颗粒和大尺寸颗粒。在一个实施例中，大尺寸颗粒为中空的，且忍和铸模具有不同成 分。在另一个实施例中，一个或更多个陶瓷忍可存在于铸模的单独的腔内，且陶瓷忍包括侣 酸巧颗粒和中空大尺寸颗粒。在另一个实施例中，具有忍的模具用于形成中空的含侣化铁 的制品。
[0021] 本公开内容的另一个方面为一种用于制作用于铸造中空含铁制品的铸模的方法。 该方法包括组合侣酸巧颗粒、大尺寸颗粒和液体来产生液体中的侣酸巧颗粒和大尺寸颗粒 的浆料;将浆料引入包含易消失模型的容器中，容器的内部大小限定模具的外部大小；W及 允许浆料在容器中固化来形成用于铸造含铁制品的模具。在一个实施例中，连同基本中空 的大尺寸颗粒使用了细尺寸侣酸巧颗粒。
[0022] 在另一个实施例中，该方法还包括在将浆料引入容器中来制作模具之前将氧化物 颗粒引入浆料中。用于当前教导的方法中的氧化物颗粒包括氧化侣颗粒、氧化儀颗粒、氧化 巧颗粒、氧化错颗粒、氧化铁颗粒或它们的组合。在一个实施例中，用于当前教导的方法中 的氧化物颗粒包括中空氧化物颗粒。在特定实例中，氧化物颗粒包括中空氧化侣球。
[0023] 用于当前教导的方法的颗粒的尺寸为当前教导的方法的特征。因此，在一个实施 例中，用于当前教导的方法的侣酸巧颗粒的至少50%的外部大小小于大约10微米。在当前教 导的方法的一个实施例中，侣酸巧颗粒包括外部大小达到大约50微米的颗粒，且大尺寸颗 粒包括外部大小为大约70到大约1000微米的颗粒。
[0024] 本公开内容的一个方面为一种制作用于铸造如当前教导的中空含铁制品的铸模 的方法，其中铸模包括用于铸造近净成形侣化铁制品的烙模铸造模具。
[0025] 本公开内容的一个方面为一种用于制作用于制造如当前教导的中空含铁制品的 铸模中使用铸忍的方法，其中铸模包括用于铸造近净成形侣化铁制品的烙模铸造模具。
[0026] 本公开内容的一个方面为一种用于中空铁和铁合金的铸造方法。该方法包括获得 包括侣酸巧颗粒和大尺寸颗粒的烙模铸造模具成分;将所述烙模铸造模具成分倒入包含易 消失模型的容器中；固化所述烙模铸造模具成分;从模具除去所述易消失模型;将模具预热 至模铸溫度;将烙融铁或铁合金倒入加热模具中；凝固烙融铁或铁合金且形成凝固的中空 铁或铁合金铸件；W及从模具除去凝固的中空铁或铁合金铸件。
[0027] 在铸造方法的一个实施例中，连同基本中空的大尺寸颗粒使用了细尺寸侣酸巧颗 粒。在铸造方法的另一个实施例中，在从模具除去所述易消失模型和将模具预热至模铸溫 度之后，将所述模具加热至大约450摄氏度到大约1400摄氏度的溫度，且然后允许所述模具 冷却到大约室溫。在一个实施例中，易消失模型的除去包括烙化、溶解、点燃、烘箱脱蜡、烙 炉脱蜡、蒸汽压力罐脱蜡或微波脱蜡中的至少一者。在从模具除去凝固的铁或铁合金铸件 之后，在一个实例中，铸件WX射线照相检查。
[0028] 本公开内容的另一个方面为由如本文教导的铸造方法制作的铁或铁合金制品。在 一个实例中，制品包括含侣化铁的满轮叶片。
[0029] 本公开内容的一个方面为一种制作陶瓷忍的方法，包括使侣酸巧颗粒与大尺寸颗 粒和液体组合来形成浆料;将浆料引入模中来产生制品形状本体的未加工产品；W及在足 W形成陶瓷忍的条件下加热未加工产品。为了制作陶瓷忍，在一个实例中，连同基本中空的 大尺寸颗粒使用了细尺寸侣酸巧颗粒。
[0030] 在一个实例中，制作陶瓷忍的方法包括在将浆料引入模中来产生制品形状的本体 之前将氧化物颗粒引入浆料中。在一个实例中，运些氧化物颗粒包括中空氧化物颗粒。在一 个实施例中，陶瓷忍使用包括中空氧化侣球的中空氧化物颗粒制作。
[0031] 在另一个实施例中，忍使用侣酸巧颗粒制作，其中侣酸巧颗粒的至少50%的外部大 小小于大约10微米。在特定实施例中，忍使用包括外部大小达到大约50微米的颗粒的侣酸 巧颗粒和包括外部大小从大约70到大约1000微米的颗粒的大尺寸颗粒制作。
[0032] 本公开内容的一个方面为一种铸造中空满轮构件的方法，包括：（i)通过W下制作 陶瓷忍:a)将侣酸巧颗粒与大尺寸颗粒和液体组合来形成浆料;b)将浆料引入模中来产生 制品形状的本体的未加工产品；W及C)在足W形成烧结的陶瓷忍的条件下加热未加工的产 品；（ii)将陶瓷忍设置在模具内的预选位置；（iii)将包含烙融铁或铁合金的材料引入模具 中；（iv)冷却烙融材料来形成模具内的满轮构件；（V)使模具与满轮构件分开；W及(Vi)从 满轮构件除去忍，W便形成中空满轮构件。在一个实施例中，为铸件的满轮构件是满轮叶 片。
[0033] 本公开内容的运些和其它方面、特征和优点将从连同附图的本公开内容的各种方 面的W下详细描述中变得清楚。
【附图说明】
[0034] 认作是本发明的主题在说明书结束部分的权利要求中具体指出且明确提出。本公 开内容的前述和其它特征和优点将容易从连同附图的本发明的方面的W下详细描述中清 楚，在附图中： 图1示出了用于开发本公开内容的忍成分的典型平板铸件。平板为具有诱口杯和W允 许凝固收缩的冒口的简单几何形状。图1示出了如指出的产生的清洁的和切割的平板铸件。 该图示出了典型的平板铸件，其被切割来检查横截面，W研究忍与铁合金铸件之间的任何 反应的程度。
[0035] 图2示出了铸件中的腔和销销的布置的部分。铸件被切割，且铸件中的忍被部分地 除去W检查铸件的内表面的状态;忍的其余部分也可在铸件内侧看到。销销可在照片中穿 过腔看到。销销在铸造期间将忍保持就位。在铸造之后，销销变得嵌入铸件中。
[0036] 图3示出了铸件中的腔和销销的布置的部分。在已经除去忍的区域中，销销可在所 附照片中穿过腔看到。
[0037] 图4示出了用于开发本忍技术的用于制作具有定位在所得的平板内的忍的平板的 蜡的制备。为了制作空屯、板，常规板状蜡生成，且平板的端部处的蜡的区段被除去。平板的 端面然后使用蜡片重建，蜡片连结到平板的端部上，留下板状蜡的端面露出。销销然后垂直 于平板的侧部插入穿过蜡片且穿过腔。销销布置成使得它们穿透板状蜡的两侧，且它们在 腔中由蜡片在各侧上支承。板状蜡的顶部上的红蜡是冒口，其用于适应平板铸件的凝固收 缩。
[0038] 图5和6示出了蜡的布置和用于蜡中的忍的腔的配置的图。附加细节见图4。
[0039] 图7a和7b示出了包含含侣酸巧的忍的侣化铁合金铸件的横截面的切割表面。在图 7a中可看到，