[发明专利]一种Ni基合金管的离心铸造模具及离心铸造方法

说明书

本发明公开了一种Ni基合金管的离心铸造模具，包括模具组件，包裹在所述模具组件外侧的钢包套组件；所述模具组件包括上模具和下模具，以及设置于上模具和下模具之间的中模具；所述中模具为管状结构，上模具和下模具沿中模具的轴向分别设置于中模具的上下两侧，所述中模具和下模具可拆卸且密封连接，中模具和上模具可拆卸且密封连接，所述上模具中部开设有第一通孔，所述第一通孔与中模具连通；所述钢包套组件外侧设置有加热外壳。另外，本发明还公开了采用该离心铸造模具离心铸造Ni基合金管的方法。本发明的铸造模具和方法可实现Ni基合金管的高度可控、可消除缩孔、缩松等铸造缺陷，大大降低合金化学成分偏析问题，提高生产效率。

技术领域

本发明属于合金管材制备技术领域，具体涉及一种Ni基合金管的离心铸造模具及离心铸造方法。

背景技术

燃气轮机作为一种动力机械，具有体积小、重量轻、启动快、少用或不用冷却系统等一系列优点，广泛应用于航空、发电、原油和天然气运输、交通运输以及冶金、化工等部门。燃气轮机叶片在服役过程中遭受高温氧化和热腐蚀破坏，为提高叶片使用寿命，保证燃气轮机的安全稳定运行，采用防护性涂层是目前最有效的办法。Ni基合金涂层为常见的高温防护涂层，与基体具有很好的粘附性和较低的互扩散性，而且有很好的抗高温氧化，抗热腐蚀性能，以及高的韧性和抗热疲劳强度。广泛用于航空等各类燃气轮机热端部件，如涡轮机工作叶片、导向热片、燃烧室等部件。近年来，随着我国航空事业发展，Ni基合金材的需求量增大，同时具有很重要的战略意义。

Ni基合金材通过电子束物理气相沉积、三极溅射、低压等离子喷涂和多弧离子镀等喷涂方法，基体上加很高的负偏压，利用气体放电使气体或被蒸发的物质部分离化，在气体离子或者被蒸发物质离子轰击作用的同时把Ni基合金材的蒸发物质或者反应物沉积在基片上。所以，Ni基合金材的制备和质量保证是Ni基合金防护涂层使用的基础，是基片上Ni基合金防护涂层稳定性的有力保障。Ni基合金材的制备通常是采用真空感应熔炼和重力铸造方法，制备Ni基合金实心铸锭。

Ni基合金材为高温合金，重力铸造过程中，存在铸件局部和整体的冷却不平衡，破坏了熔体的顺序凝固，容易在铸件中产生缺陷如缩孔、缩松以及在铸件中形成残余应力，Ni基合金实心铸锭芯部存在大量的缩孔和疏松等缺陷，合金铸锭的高度受限，只能使用底部三分之一的材料，导致Ni基合金材的尺寸较小，其余材料只能进行重熔或直接报废，这样不仅生产效率低而且造成材料和能源浪费。严重制约着Ni基合金防护涂层的使用和发展。

另外重力浇铸由于疏松缺陷，很难实现大规格尺寸的Ni基合金管的生产，不能实现管坯高度的控制；不能实现化学元素成分偏析的控制，主要是稀土元素Y的范围控制和均匀性；不能避免管坯出现内部裂纹，不能满足加工的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种Ni基合金管的离心铸造模具及离心铸造方法。本发明的铸造模具和方法可实现Ni基合金管的高度可控、可消除缩孔、缩松等铸造缺陷，大大降低合金化学成分偏析问题，提高生产效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种Ni基合金管的离心铸造模具，其特征在于，包括模具组件，和包裹在所述模具组件外侧的钢包套组件；所述模具组件包括上模具和下模具，以及设置于上模具和下模具之间的中模具；所述中模具为管状结构，上模具和下模具沿中模具的轴向分别设置于中模具的上下两侧，所述中模具和下模具可拆卸且密封连接，中模具和上模具可拆卸且密封连接，所述上模具中部开设有第一通孔，所述第一通孔与中模具连通；所述钢包套组件外侧设置有加热外壳。

上述的一种Ni基合金管的离心铸造模具，其特征在于，还包括设置于下模具上且位于中模具内的垫片，所述垫片的厚度为5mm～10mm。

上述的一种Ni基合金管的离心铸造模具，其特征在于，所述上模具和下模具上均设置有凸起，上模具的凸起部位向下嵌入中模具内，下模具的凸起部位向上嵌入中模具内。