本発明は、ニオブまたはニオブ合金フィラメント強化チタンアルミニウム合金複合材料または鋳造品の製造方法に関する。本発明は、外部強化フィラメントを効果的に添加できない既存の鋳造方法、および成形品を直接製造できず製造コストが高い固体積層方法の技術的問題を解決する。方法１：プロセス可動金型を使用してフィラメントをワックス射出成形型に固定し、ワックスを射出する。得られたワックス成形型とゲートワックスロッドを組み合わせて遠心鋳造型にする。コーティング、研磨、脱ロウ、およびベーキングの後、シェルが得られ、これを遠心鋳造して複合材料鋳造品を得る。方法２：遠心鋳造型、ゲートワックスロッド、およびプロセスワックスブロックを組み合わせる。コーティング、研磨、脱ロウ、焼成の後、予め穴が開けられたシェルが得られる。フィラメントの端部を固定クリップで固定し、成形ブロックを作製する。この成形ブロックを金型キャビティに挿入し、遠心鋳造を行うことで複合材料鋳造品を得る。この方法は、強化チタン・アルミニウム合金複合材料または複合材料鋳造品の製造に適している。
本発明は、溶融鋳造法によるフィラメント強化チタン・アルミニウム合金複合材料の製造において、強化ワイヤの添加効率が低いこと、および積層成形法では直接成形品を製造できないことといった技術的課題を解決し、製造コストの高騰を抑制している。ニオブまたはニオブ合金フィラメント強化チタン・アルミニウム合金複合材または鋳造品の製造方法が提供される。
ニオブまたはニオブ合金フィラメント強化チタン・アルミニウム合金複合材または鋳造品の製造方法は、以下の工程を含む。1. ニオブまたはニオブ合金フィラメントの端部を加工用可動金型でクランプし、ニオブまたはニオブ合金フィラメントをワックス射出成形金型（3）のキャビティ内に固定する。2. 溶融ワックスをワックス射出成形金型のキャビティに射出する。ワックスが固化後、金型を開き、加工用可動金型を取り外し、ワックスモデルを得る。この際、ワックスモデルの外面にニオブまたはニオブ合金フィラメントの端部が露出する。3. 工程2で得られたワックスモデルとスプルーワックスロッドを組み合わせて遠心鋳造金型アセンブリを形成する。 4. 遠心鋳造用金型アセンブリに塗料と接着剤を塗布する。ワックス金型表面上のニオブまたはニオブ合金フィラメントの露出端に、砂を用いてコーティング層と砂層を形成する。脱蝋および焼成後、シェルモールドが得られる。5. ステップ4で得られたシェルモールドを真空溶解炉内の遠心鋳造機に組み立てる。まず真空を作り、次に電源を入れてチタンアルミニウム合金を溶解する。チタンアルミニウム合金が溶解したら、ゲートを通してシェルモールドに注ぎ込む。遠心力によって、溶融チタンアルミニウム合金がシェルモールドの空洞に注入される。溶融チタンアルミニウム合金が凝固・冷却した後、シェルモールドを取り外し、ニオブまたはニオブ合金フィラメント強化チタンアルミニウム合金複合材料または鋳造品を得る。
ニオブまたはニオブ合金フィラメント強化チタンアルミニウム合金複合材料または鋳造品の製造方法は、以下の手順に従っても実施できます。 1. 溶融ワックスをワックス射出成形金型の金型キャビティに注入します。ワックスが固化したら、金型を開いて鋳造品と同じ形状のワックスモデルを準備します。 2. ステップ 1 で準備したワックスモデル、ゲートワックスロッド、および加工ワックスブロックを遠心鋳造金型アセンブリに組み立て、加工ワックスブロックをワックスモデルの端に配置します。 3. 遠心鋳造金型アセンブリにコーティングと研磨を層ごとに施し、脱蝋と焼成の後、あらかじめ穴が確保されたシェルを準備します。 4. ニオブまたはニオブ合金フィラメントの端を固定クリップで固定して、... プロセスには以下が含まれます。 1. 成形済みブロックを予備成形します。 2. ステップ4で得られた成形ブロックを、金型シェルに予め開けられた穴に挿入し、穴をグラファイト材料で塞ぎ、成形ブロックを固定してセラミック金型シェルを得る。3. ステップ5で得られた金型シェルを、チタンアルミニウム合金真空溶解炉内の遠心鋳造機に組み立て、チタンアルミニウム合金を真空引きして溶解する。チタンアルミニウム合金が溶解した後、ゲートを通して金型シェルに注ぎ込む。遠心力によって、溶融チタンアルミニウム合金が金型シェルのキャビティに注入される。溶融液が凝固・冷却した後、金型シェルを取り外し、ニオブまたはニオブ合金フィラメント強化チタンアルミニウム合金複合材料または鋳造品を得る。
本発明は、外部強化材としてニオブまたはニオブ合金フィラメントを使用する。設計要件に従い、適切なニオブまたはニオブ合金フィラメントを、可動式金型または固定クランプを用いて精密に作製されたセラミック金型シェルと組み合わせます。これにより、フィラメントがセラミックキャビティ内に均一に分布・配置され、特殊な精密鋳造用セラミック金型シェルが作製されます。次に、この特殊なセラミック金型を真空溶解炉内の遠心鋳造機に設置します。溶融チタン・アルミニウム合金をセラミック金型に注ぎ込むと、遠心力によって溶融金属がセラミックキャビティ内に急速に流れ込み、フィラメント間の隙間を埋めます。これにより、溶融チタン・アルミニウム合金がニオブまたはニオブ合金フィラメントを被覆し、一体化した複合材料が形成されます。溶融チタン・アルミニウム合金が凝固・冷却された後、セラミック金型を取り外し、複合材料または鋳造品を得ます。これにより、ニオブまたはニオブ合金フィラメント強化チタン・アルミニウム合金複合材料または鋳造品の製造工程が完了します。
溶解鋳造法によるチタン・アルミニウム合金複合材料の製造は、ニオブまたはニオブ合金フィラメント強化材をチタン・アルミニウム合金マトリックスに効果的に組み込み、均一な分布と優れた複合特性を実現します。さらに、本発明は、チタン・アルミニウム合金の液状成形工程中にニオブまたはニオブ合金フィラメント強化材を直接添加するため、製造コストを大幅に削減できます。単純な形状の複合材料だけでなく、複雑な形状の成形部品の製造にも使用できるため、幅広い用途に対応可能です。
