鈦真空壓鑄件在航空工業(yè)中的應用持續(xù)增長

真空壓鑄(Vacuum-Die Casting，VDC)是一項可供鈦鑄件生產(chǎn)廠選用，能提高鑄件質量，降低成本的技術。目前采用真空壓鑄法僅能澆鑄一些整體、單面、形狀簡單的鈦鑄件，而熔模鑄造則能鑄造形狀很復雜的鑄件、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Alloy C。真空壓鑄和熔模鑄造的Ti-6Aｌ-4V合金鑄鈦棒的組織結構和機械性能的對比研究表明，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結構，而熔模鑄棒的晶粒尺寸為750μm；真空壓鑄材料的屈服強度(930．79MPa)要比熔模鑄材料的屈服強度(827．37MPa)高約12％，與鍛件、軋制－退火件的屈服強度(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。

壓鑄技術用于生產(chǎn)鋁、鎂、鋅、銅基合金鑄件，在機械制造行業(yè)應用已有多年的歷史。這類壓鑄件是在大氣中將鈦熔化，然后在高壓下將鈦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，從鈦熔液到凈形件的時間通常不到15s。 對鈦壓鑄技術的要求與對傳統(tǒng)合金的完全不同，最重要的是鈦熔化室和鑄模腔必須保持高真空，否則，鑄件氧含量就會增大，不能滿足航空合金的技術條件。真空壓鑄鈦鑄件的方法與標準的壓鑄工藝一樣，只是熔化室／模腔的抽真空時間以及鈦合金的熔化時間要延長．真空壓鑄工藝采用鈦合金單獨裝料，感應殼式熔煉(ISR)。這與壓鑄鋁的連鑄方法相比，其熔化時間要多耗5mｉn。 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。α層很脆，裝貨前在酸浴中進行化學蝕洗可消除，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殼式熔煉，其澆鑄系統(tǒng)和模具用的都是鈦材料，避免了與陶瓷坩堝接觸造成的污染。因此不需進行化學蝕洗，工件的整體尺寸和鑄件質量均較好。

由于鈦鑄件在航空工業(yè)中的應用持續(xù)增長，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，尤其是當今世界經(jīng)濟競爭激烈的情況下更是如此。因此，成本較低，機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技術即是為生產(chǎn)高質量、低成本鈦鑄件開發(fā)的。其鑄件典型的應用包括飛機機體(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。與其它方法如熔模鑄造法相比，真空壓鑄鈦鑄件的工藝簡單，因而成本一般較低。真空壓鑄工藝不需脫臘、去殼及化學清洗，工序減少近一半，相對于熔模鑄造或鍛造工藝，大約可節(jié)約30％的費用。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。