使在烙融合金被倒入模具中 之后与烙融合金接触的游离氧化侣量极小化。
[0131] 最终的模具通常具有小于2克/立方厘米的密度和大于500磅每平方英寸[psi]的 强度。最终的忍通常可具有小于3.5克/立方厘米的密度和大于150磅每平方英寸[psi]的强 度。
[0132] 铸模成分和忍成分可为不同的。例如，模具中的单侣酸巧包括大约0.05到0.95的 重量分数，且忍中的单侣酸巧为大约0.1到0.90。在另一个实施例中，模具中的二侣酸巧包 括大约0.05到大约0.80的重量分数，且忍中的二侣酸巧为大约0.05到0.90。在又一个实施 例中，如表1中所示，模具成分中的巧侣石包括大约0.01到大约0.30的重量分数，且忍中的 巧侣石为大约0.001到0.05。
[0133] 在一个实施例中，适于模具中的运些相的重量分数为0.05到0.95的单侣酸巧， 0.05到0.80的二侣酸巧，W及0.01到0.30的巧侣石。而在一个实例中，忍成分中的运些相的 重量分数为0.1到0.90的单侣酸巧、0.05到0.90的二侣酸巧，W及0.0(Π 到0.05的巧侣石。在 另一个实施例中，忍中的单侣酸巧的重量分数大于大约0.6,且巧侣石的重量分数小于大约 0.1。在一个实施例中，模具中的单侣酸巧的重量分数大于大约0.5，且巧侣石的重量分数小 于大约0.15。
[0134] 在铸造烙融金属或合金之前，烙模模具和忍可预热至取决于待铸造的特定构件几 何形状或合金的模铸溫度。例如，模具和忍预热溫度为600摄氏度。在一个实施例中，模具和 忍的溫度范围从大约450摄氏度到大约1200摄氏度。在另一个实例中，该范围从大约450摄 氏度到大约750摄氏度。在特定实施例中，模具溫度范围从大约500摄氏度到大约650摄氏 度。
[0135] 烙融金属或合金被倒入模具中，该模具包含使用常规技术的忍，常规技术可包括 本领域中技术人员已知的重力、反重力、压力、离屯、和其它铸造技术。可使用真空或惰性气 体气氛。对于复杂成形的薄壁几何形状，优选使用高压的技术。在凝固的侣化铁或合金铸件 冷却到低于650摄氏度(通常至室溫)之后，其从模具除去且使用常规技术精整，诸如喷砂、 喷水和抛光。忍还可由优先的浸出技术除去。
[0136] 具体而言，在一个实例中，本公开内容还教导了一种用于铸造中空满轮构件的方 法。如图18b中所示，该方法包括通过W下制作陶瓷忍1822:将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 成烧结陶瓷忍的状态下加热未加工产品。制作陶瓷忍1822,陶瓷忍然后设置在模具内的预 选位置1824。含烙融铁或铁合金的材料然后被引入模具中1826,且冷却来在模具内形成满 轮构件1828。模具然后与满轮构件分离，1830,且忍从满轮构件除去，1832, W便形成中空满 轮构件。铸造的满轮构件可为满轮叶片。
[0137] 在一个实例中，忍成分在大约700大约1400摄氏度下焚烧大约一小时后并未收缩 超过大约百分之一。在另一个实例中，忍成分在大约700到大约1400摄氏度下焚烧大约一小 时后并未收缩超过大约百分之五。忍成分可烧结，且在陶瓷忍成分烧结之后，形成的陶瓷忍 基本没有二氧化娃。陶瓷忍可在烧结之前包括中空氧化侣颗粒，且在烧结之后忍在一个实 例中包括不大于大约0.5%重量(基于忍的总重量)的游离二氧化娃。
[0138] 对于铸造方法，可连同基本中空的大尺寸颗粒使用细尺寸侣酸巧颗粒。在从模具 除去易消失模型且将模具预热至模具模铸溫度之后，在一个实例中，模具加热至大约450摄 氏度到大约1400摄氏度的溫度，且然后允许冷却至大约室溫。易消失模型可通过W下至少 一者除去: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。在从模具除 去凝固的铁或铁合金铸件之后，可用X射线照相来检查铸件。
[0139] 具体而言，凝固的铸件还在铸造和精整之后经历表面检查和X射线照相，W便检测 铸件内的任何位置处的任何亚表面陶瓷夹杂物颗粒。侣化铁合金铸件可经历使用常规X射 线设备的X射线照相(胶片或数字），W提供X射线照片，其然后被检查或分析来确定是否任 何亚表面夹杂物存在于侣化铁合金铸件内。
[0140] 侣酸巧颗粒向忍提供了经得起陶瓷忍与烙融铁合金的反应的能力。中空氧化侣颗 粒向忍提供了顺应性和可破碎性;运些是本公开内容的特征，因为所需的是，忍在凝固后冷 却期间不会将过大张应力施加到铸件上。忍可具有低于金属的热膨胀系数，且金属比陶瓷 冷却更快。
[0141] 确定忍的强度，如果忍太强，则忍将张应力施加到零件上，因为在凝固后冷却期 间，该零件比忍收缩更快。本申请的发明人构想出了在冷却期间破碎的忍，使得其不会施加 过大张应力到零件上，且不会生成张力撕裂、裂缝和缺陷。
[0142] 忍的可破碎性设计成使得张应力不会生成在铸件中大于1mm的裂缝。例如，可破碎 性通过调整大尺寸颗粒(大尺寸中空氧化侣颗粒)的重量分数和忍的密度来实现。具有较低 密度的忍具有较高可破碎性，且它们将较低应力施加到铸件上。低密度可由大尺寸中空氧 化侣颗粒的较大重量分数或忍中的更大多孔性实现。
[0143] 忍的可破碎性设计成使得张应力不会生成在铸件中大于1mm的裂缝。在一个实例 中，忍的可破碎性设计成使得张应力不会生成模具中大于0.5mm的裂缝。在一个实例中，忍 的可破碎性设计成使得张应力不会生成模具中大于0.1mm的裂缝。
[0144] 销销的直径、长度和位置选择成W便极小化模具处理和铸造期间的铸忍的移动。 优选的是，铸忍在忍从铸件除去之前在最终铸件中从忍的优选位置移动不超过125微米。优 选的是，铸忍在忍从铸件除去之前在最终铸件中从忍的优选位置移动不超过75微米。在一 个实例中，铸忍在忍从铸件除去之前在最终铸件中从忍的优选位置移动不超过25微米。
[0145] 本公开内容提供了一种忍和模具，其可提供净形状中空铸件，该铸件可利用非破 坏性方法(诸如X射线、超声波或满流)更详细地且W较低成本检查。由于近净成形铸造，故 降低了与尺寸过大的厚截面中的检查福射的衰减和散射相关联的难度。较小缺陷可能解 决，且运可向零件提供改善的机械性能。
[0146] 用于铸造中空含铁制品的模具成分可包括如本文所述的侣酸巧颗粒和陶瓷忍。本 公开内容中所述的陶瓷忍成分特别适用于中空铁和侣化铁合金。在焚烧之后和在铸造之 前，模具和忍成分可影响模具性能，特别是关于组分相。在一个实施例中，为了铸造目的，模 具中的单侣酸巧的高重量分数是优选的，例如，0.15到0.8的重量分数。此外，为了铸造目 的，期望的是极小化巧侣石的重量分数，例如，使用0.01到0.2的重量分数，因为巧侣石对水 敏感，且其可在铸造期间提供水释放和气体发生的问题。
[0147] 在焚烧之后，模具和忍还可包含小的重量分数的娃酸侣和侣娃酸巧。娃酸侣和侣 娃酸巧的重量分数的和通常可在模具中保持为小于5%，W便使模具与铸件的反应极小化。 娃酸侣和侣娃酸巧的重量分数的和通常可在忍中保持为小于5%，W便极小化忍与铸件的反 应。
[0148] 本公开内容提供了一种铸模成分和铸造工艺，其可提供铁和铁合金的改善构件， 特别是中空铁满轮叶片。铸件的外部性质包括诸如形状、几何形状和表面光洁度的特征。铸 件的内部性质包括机械性能、微观结构、低于特定尺寸的缺陷(诸如气孔和夹杂物）。
[0149] 实例 已经大体上描述的本公开内容可通过参照W下实例更容易理解，实例仅出于示出本公 开内容的某些方面和实施例的目的而被包括，且不旨在W任何方式限制本公开内容。
[0150] 本公开内容的各方面提供了克服常规技术的局限性的陶瓷忍成分、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，但本公开内容的各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。
[0151] 细尺寸侣酸巧颗粒与大尺寸氧化侣混合（在一个实例中是大尺寸中空氧化侣颗 粒）W生成烙模模具混合物，且测试了一定范围的烙模模具化学性质。在一个实例中，烙模 混合物由具有80%的氧化侣和20%的氧化巧的侣酸巧颗粒、氧化侣颗粒、水和胶态氧化娃构 成。
[0152] 此外，本公开内容还教导了一种用于制作用于铸造中空含铁制品的铸模的方法。 如图17a中所示，该方法包括组合侣酸巧颗粒、大尺寸颗粒和液体来产生浆料1705。包含液 体中的侣酸巧颗粒和大尺寸颗粒的该浆料然后被引入容器中来用于制作包含易消失模型 的模具，1707,且允许在容器中固化来制作模具W形成含铁制品的模具，1709。在一个实例 中，细尺寸侣酸巧颗粒连同基本中空的大尺寸颗粒使用。在特定实例中，初始细尺寸侣酸巧 和液体混合物中的固体的百分比为大约60%到大约80%，且浆料的粘性为大约30到150厘泊。 在一个实例中，氧化物颗粒加入浆料中1705,使得最终侣酸巧和大尺寸氧化物颗粒(大于70 微米)液体混合物中的固体为大约75%到大约90%。侣酸巧浆料被引入容器中用于制作包含 易消失模型的模具，1707,且允许在容器中固化来制作模具W形成含铁或铁制品的模具 1709。
[0153] 在另一个实例中，本公开内容教导了一种用于中空铁和铁合金的铸造方法。如图 17b中所示，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，1722。铸 造方法还包括陶瓷忍。在一个实例中，侣酸巧与液体组合来产生侣酸巧浆料，其中具有大尺 寸氧化侣的最终侣酸巧/液体混合物中的固体为大约75%到大约90%。
[0154] 该烙模铸造模具成分然后倒入包含易消失模型的容器中1724,且固化1726。容器 控制所得模具的外部大小。易消失模型然后从模具除去1728,且模具预热至模铸溫度1730。 随后，烙融的铁或铁合金倒入加热的模具中，1732,且允许凝固来形成凝固的中空铁或铁合 金铸件，1734。凝固的中空铁或铁合金组件然后从模具除去，1736。本公开内容还教导了由 如本文教导的铸造方法制作的铁或铁合金制品。制品可为含侣化铁的满轮叶片。
[0155] 申请人在此还公开了一种制作陶瓷忍的方法。如图18a中所示，该方法包括使侣酸 巧颗粒与大尺寸颗粒和液体组合来形成浆料，1805。该浆料然后被引入模中来产生制品形 状的本体的未加工产品，1807,且未加工产品然后在足W形成陶瓷忍的状态下加热，1809。 为了制作陶瓷忍，细尺寸侣酸巧颗粒可连同基本中空的大尺寸颗粒使用。
[0156] 本公开内容还教导了一种用于铸造中空满轮构件的方法。如图18b中所示，该方法 包括通过W下制作陶瓷忍1822:将侣酸巧颗粒与大尺寸颗粒和液体组合来形成浆料、将浆 料引入制品形状本体的模中，W及在足W形成烧结的陶瓷忍的状态下加热未加工产品。制 作陶瓷忍1822,陶瓷忍然后设置在模具内的预选位置1824。含烙融铁或铁合金的材料然后 被引入模具中1826,且冷却来在模具内形成满轮构件1828。模具然后与满轮构件分离， 1830,且忍从满轮构件除去，1832, W便形成中空满轮构件。铸造的满轮构件可为满轮叶片。
[0157] 在一个实例中，在将浆料引入模中来产生制品形状本体的未加工产品之前，侣酸 巧与液体和大尺寸颗粒组合来产生侣酸巧和中空大尺寸的浆料，其中混合物中的固体为大 约75%到大约90%。用于制作忍的附加方法包括注射模制。例如，该方法包括通过W下制作陶 瓷忍1822:将侣酸巧颗粒与大尺寸颗粒和蜡组合来形成注射模制配方，将配方引入模中，其 代表所需的忍的制品形状本体的形状。配方在60到120摄氏度的范围中的溫度下喷射到模 中，且然后在从模除去之前冷却。忍然后在足W除去蜡和形成烧结的陶瓷忍的状态下加热。 制作陶瓷忍，陶瓷忍然后设置在模具内的预选位置来用于铸造。
[0158] 在另一个实例中，产生了中空平板铸件，W便测试由65重量百分比的侣酸巧接合 剂和35重量百分比的中空氧化侣气泡构成的忍配方。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平板内的忍的平板的蜡的制备。销销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。如 图所示，忍设置在板状蜡的端部中。销销用于稳定忍在蜡和随后的模具中的位置。
[0159] 为了产生围绕板状蜡的模具，用于制作烙模模具的浆料混合物由5416g商业混合 的80%侣酸巧接合剂构成。侣酸巧接合剂标称由与氧化侣混合的70%侣酸巧接合剂构成，W 调整氧化侣成分至80%。接合剂浆料使用1631g去离子水和181g胶态氧化娃产生。当浆料混 合至可接受的粘性时，2943g的小于0.85mm且大于0.5mm的外部大小尺寸范围的基本中空的 氧化侣(气泡)加入浆料中。混合物的固体含量大于70%。在混合之后，烙模模具混合物W受 控方式被倒入模制容器中。最终模具混合物的固体含量为大约83%。模具混合物W令人满意 的粘性和流变性良好倒入。
[0160] 在固化之后，模制的零件具有良好的强度和均匀的成分。模具在1000°C的溫度下 焚烧4小时。该配方产生了大约120mm直径和400mm长的模具。模具配方设计成使得存在在焚 烧时模具的小于百分之1的线性收缩和模具。产生的模具具有小于大约2克每平方厘米的密 度。
[0161] 在焚烧之后，模具用于在由含侣酸巧的忍产生平板的端部处铸造具有中空截面的 平板。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冒口 的简单几何形状，W允许凝固收缩。图8示出了使用具有模具中的忍的模具产生的铁合金 (侣化铁)平板铸件。其示出了切片的忍平板，示出了允许直接观察含侣酸巧的忍的横截面。 忍通过喷砂而部分地除去，且可观察到铸件的内表面。可看到忍部分地除去的铸件的区域。 可看到由忍生成的铸件的内表面具有高质量。由忍产生的中空截面的表面光洁度为大约 100Ra〇
[0162] 模具混合物通过在容器中混合侣酸巧颗粒、水和胶态氧化娃来制备。使用了高剪 切形式混合。如果未彻底混合，则颗粒可成凝胶，且流动性降低，使得模具混合物将不会均 匀地覆盖易消失模型。当细尺寸侣酸巧颗