航空與工業(yè)用鈦真空壓鑄件
真空壓鑄(Vacuum-DieCasting，VDC)是一項(xiàng)可供鈦鑄件生產(chǎn)廠選用，能提高鑄件質(zhì)量，降低成本的技術(shù)。
由于鈦鑄件在航空工業(yè)中的應(yīng)用持續(xù)增長(zhǎng)，各生產(chǎn)廠家都在致力于尋求能降低生產(chǎn)成本以取代高成本鈦部件的生產(chǎn)方法，尤其是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)激烈的情況下更是如此。因此，成本較低，機(jī)械性能與鍛件相似的鈦鑄件，不僅可以取代現(xiàn)有的鈦部件，還可以取代其它材料的部件。VDC技術(shù)即是為生產(chǎn)高質(zhì)量、低成本鈦鑄件開發(fā)的。其鑄件典型的應(yīng)用包括飛機(jī)機(jī)體(如艙壁、剎車裝置、齒輪、鉸鏈等)以及其它航空航天和工業(yè)用零部件。
壓鑄技術(shù)用于生產(chǎn)鋁、鎂、鋅、銅基合金鑄件，在機(jī)械制造行業(yè)應(yīng)用已有多年的歷史。這類壓鑄件是在大氣中將金屬熔化，然后在高壓下將金屬熔液注入鑄模中而生產(chǎn)的。鑄件為凈形件或近凈形件，鑄后略加處理或加工就可以得到終形件，該工藝加工周期短，從金屬熔液到凈形件的時(shí)間通常不到15s。
對(duì)鈦壓鑄技術(shù)的要求與對(duì)傳統(tǒng)合金的完全不同，最重要的是金屬熔化室和鑄模腔必須保持高真空，否則，鑄件氧含量就會(huì)增大，不能滿足航空合金的技術(shù)條件。真空壓鑄鈦鑄件的方法與標(biāo)準(zhǔn)的壓鑄工藝一樣，只是熔化室／模腔的抽真空時(shí)間以及鈦合金的熔化時(shí)間要延長(zhǎng)．真空壓鑄工藝采用鈦合金單獨(dú)裝料，感應(yīng)殼式熔煉(ISR)。這與壓鑄鋁的連鑄方法相比，其熔化時(shí)間要多耗5mｉn。
與其它方法如熔模鑄造法相比，真空壓鑄鈦鑄件的工藝簡(jiǎn)單，因而成本一般較低。真空壓鑄工藝不需脫臘、去殼及化學(xué)清洗，工序減少近一半，相對(duì)于熔模鑄造或鍛造工藝，大約可節(jié)約30％的費(fèi)用。由于真空壓鑄的模具直接與熔融鈦液接觸，其使用壽命有所減短，與熔模鑄造法相比其模具部分所占的成本則較大。
目前采用真空壓鑄法僅能澆鑄一些整體、單面、形狀簡(jiǎn)單的鈦鑄件，而熔模鑄造則能鑄造形狀很復(fù)雜的鑄件、空心鑄件。另外，真空壓鑄每次最多僅鑄12件，鑄件最大尺寸為61ｃｍx46ｃｍx25ｃｍ,最大質(zhì)量為18kｇ．可鑄造的鈦合金有Ti-6Aｌ-4V,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-15V－3Al－3Cｒ-3Sn和AlloyC。
真空壓鑄和熔模鑄造的Ti-6Aｌ-4V合金鑄棒的組織結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的對(duì)比研究表明，兩種鑄棒在899℃，103MPa的壓力下，2h熱等靜壓處理，然后在834℃下，2ｈ真空退火后，真空壓鑄棒的晶粒尺寸約為100μm，晶粒為任意向的α－β結(jié)構(gòu)，而熔模鑄棒的晶粒尺寸為750μm；真空壓鑄材料的屈服強(qiáng)度(930．79MPa)要比熔模鑄材料的屈服強(qiáng)度(827．37MPa)高約12％，與鍛件、軋制－退火件的屈服強(qiáng)度(896.32MPa)接近；真空壓鑄件的斷裂韌性Kｑ為142.8MPa；、√ｍ與熔模鑄件接近，但要高于退火鍛件的值—87.9MPa√ｍ。
從熔模鑄Tｉ一6Al-4V和真空壓鑄料的表面顯微組織來看，熔模鑄件的α層接近375μm,這是由于鈦熔液與在陶瓷鑄模中所存的氧發(fā)生了反應(yīng)。α層很脆，裝貨前在酸浴中進(jìn)行化學(xué)蝕洗可消除，但鑄件尺寸有所減小。真空壓鑄采用帶有水冷銅坩堝的感應(yīng)殼式熔煉，其澆鑄系統(tǒng)和模具用的都是金屬材料，避免了與陶瓷坩堝接觸造成的污染。因此不需進(jìn)行化學(xué)蝕洗，工件的整體尺寸和鑄件質(zhì)量均較好。
