一种钛铝基合金汽车排气阀的制备方法 技术领域：
本发明涉及一种高性能汽车排气的制造技术，特别提供了一种用真空感应熔炼离心铸造制备TiAl基合金汽车排气阀的技术。
背景技术：
目前国外铸造TiAl基合金汽车排气阀的技术是，等离子熔炼母合金，水冷凝壳铸造合金排气阀。该制备技术的缺点是，两次熔炼成本较高，同时对于这一高熔点、高活性的材料，，水冷凝壳铸造时很难使得合金液获得较高的铸造过热度(一般不超过80℃)，导致细长比(L/φ)大的汽车排气阀难以成型。
发明的技术内容：
本发明的目的在于提供一种性能优异的钛铝基合金汽车排气阀的制备方法。用该方法可以低成本地制备出具有高熔点、高活性TiAl基材料细长比大、难以铸造成型的汽车排气阀，并且所制备出的汽车排气阀具有优异的内部质量，铸造性能稳定。
本发明提供了一种钛铝基合金汽车排气阀的制备方法，其特征在于采用一次真空感应熔炼离心铸造的方法：
以海棉Ti、工业纯Al及其他合金元素为原料，采用CaO陶瓷成型坩埚对原料进行真空感应熔炼；
铸造壳型由排气阀模壳和中心浇道构成，排气阀模壳的长度方向沿中心浇道均匀地放射状分布；
离心铸造地工艺参数为：铸造壳型温度600～950℃；合金液的过热度100～180℃；离心速度150～500转/分。
本发明钛铝基合金汽车排气阀的制备方法中，熔炼最好在0.4～2atm的氩气保护气氛下进行，用～0.2wt％的Ca进行终脱氧。
本发明钛铝基合金汽车排气阀的制备方法中，可以用CaO陶瓷管作为W-Re热电偶的保护套管，测量活性熔融合金液的温度。
本发明的其技术特点是：1.用热力学稳定性高的CaO陶瓷成型坩埚熔炼TiAl基合金，降低了活性合金液与耐火氧化物坩埚的交互作用，达到了熔炼合金少增氧的目的，同时可获得较高的合金过热度。2.铸造壳型采用由多个排气阀模壳沿中心浇道放射性组合的方式，结构紧凑，提高了生产率。3.在真空感应熔炼获得较高过热度的条件下，可以降低铸造壳型的预热温度，从而减少了壳型与熔融活性合金的交互作用。4.合金的熔炼采用强脱氧剂Ca进行终脱氧，可以进一步地去除熔炼过程的增氧。5.用CaO陶瓷材料制作的热电偶保护管测量熔融合金液的铸造温度，避免常规热电偶保护管(Mo+MoO2等)及红外温度测试仪无法监测该种强活性合金液温度的弊端。
附图说明：
图1为铸造排气阀的组合方式I；
图2为铸造排气阀的组合方式II；
图3为铸造排气阀的组合方式III；
图4为真空离心铸造Ti45Al8Nb0.6B排气阀照片。
具体实施方式：
离心铸造排气阀精密铸造壳型可以采用图1～3的任意一种方式，当然并不限于此，在25kg真空感应离心熔铸炉上离心铸造TiAlNbB合金汽车排气阀，成分见表1。其铸造过程为：1.原材料为海棉Ti，工业纯Al，金属Nb，Al-B合金，终脱氧Ca；2.将上述原材料装入CaO坩埚，终脱氧Ca(～0.2wt％)加入合金加料斗。3.预热的壳型装入离心铸造炉中，合炉抽真空，在0.4～2atm的氩气保护气氛下熔炼原材料。4.当材料全部化清后，低温下向溶池中渐序加入终脱氧剂Ca，搅拌均匀。5.合金终脱氧后，向熔池中插入测温热电偶，监测合金液的温度，在钢液的过热度达到150℃时，启动离心装置，调整壳型的离心转数至400转/分，浇注合金液。铸造壳型温度800℃。
图2给出了铸造的实施例1成分的TiAlNbB合金汽车排气阀照片。表2给出了各实施例成分汽车排气阀的性能。
表1 TiAlNbB合金汽车排气阀的成分(wt％) Al Nb B O Ti实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5 29.1 28.7 29.3 29.2 29.5 17.5 17.8 17.9 18.2 18.4 0.14 0.14 0.12 0.12 0.14 0.12 0.14 0.093 0.11 0.095 Bal. Bal. Bal. Bal. Bal.表2 铸造Ti45Al8Nb0.6B合金汽车排气阀的室温拉伸性能 σb(MPa) δ％ 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 570 510 510 460 520 0.36 0.33 0.32 0.29 0.33