鈦合金精密鑄造技術(shù)

由于鈦合金及其構(gòu)件的合成制作具有相當(dāng)高的技術(shù)含量，因此，鈦合金材料使用數(shù)量的多少目前已經(jīng)成為衡量航空（航天）飛行器先進(jìn)程度的重要指標(biāo)之一。但是為了實現(xiàn)航空（航天）飛行器總性價比的最優(yōu)化，需要對鈦合金的使用比例進(jìn)行必要的控制。當(dāng)前航空航天領(lǐng)域?qū)τ诤娇眨ê教欤╋w行器的總體要求是，安全可靠、使用壽命長、性能優(yōu)秀、速度高、自重輕，其中降低航空（航天）飛行器的自身重量對于增加燃料、提高飛行器性能而言是至關(guān)重要的。
近年來,鈦合金精鑄技術(shù)發(fā)展很快，如開發(fā)了鈦精空鑄造+熱等靜壓+熱處理技術(shù),可保證鈦合金鑄件質(zhì)量接近于β-退火的鈦合金鍛件。開發(fā)了浮熔鑄造技術(shù)，采用減壓吸引法進(jìn)行鑄造，澆注時很少產(chǎn)生紊流，基本無氣泡夾雜，很少產(chǎn)生鑄造缺陷。在美國,真空壓鑄法作為新的鈦鑄造方法已進(jìn)入實用階段,這種方法不會產(chǎn)生鑄件表面污染，質(zhì)量比較穩(wěn)定，也省去了后續(xù)的酸洗工序。
美國Howmet公司、波音公司與美國空軍研究實驗室聯(lián)合進(jìn)行薄壁鈦鑄件的開發(fā)。這次開發(fā)選擇了C-17軍用運(yùn)輸機(jī)發(fā)動機(jī)掛架的鼻帽和防火封嚴(yán)件為對象，各用一個整體鑄件取代由17個Ti-6Al-4V合金鈑金件組成的鼻帽和由多個零件、緊固件組成的防火封嚴(yán)件。經(jīng)過努力，目前已達(dá)到1.27mm厚度的要求,并在新生產(chǎn)的C-17飛機(jī)中得到應(yīng)用。國內(nèi)方面，北京航空材料研究院曾成功澆鑄出尺寸為630mm * 300mm * 130mm，最小壁厚僅為2.5mm的復(fù)雜框形結(jié)構(gòu)。
該技術(shù)存在的問題，首先，大型鈦合金構(gòu)件將越來越多地應(yīng)用在易疲勞斷裂的關(guān)鍵部位。但大型復(fù)雜薄壁鈦合金澆鑄時液態(tài)金屬硫?qū)⒉糠衷煨筒牧暇砣虢饘倭骼鋮s后形成的夾雜容易導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生于擴(kuò)展，尤其是鈦合金鑄件中大于10mm的縮孔,很難在熱等靜壓中壓扁焊合。基次,熔模鑄造的充型凝固過程容易產(chǎn)生許多如卷氣、夾雜、縮孔、冷隔等鑄造缺陷,從而影響鑄件性能。最后，雖然真空壓鑄法不存在以上問題，但它僅適用于制造形狀簡單的零件，鑄件最大質(zhì)量為18kg，最大尺寸為61cm * 46cm * 25cm，一次最多可鑄造12個零件。