Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit Niob- oder Nioblegierungsfilamenten verstärkten Titan-Aluminium-Verbundwerkstoffen oder -Gussteilen. Sie löst die technischen Probleme bestehender Gießverfahren, bei denen externe Verstärkungsfilamente nicht effektiv hinzugefügt werden können, sowie von Festlaminierungsverfahren, bei denen Formteile nicht direkt hergestellt werden können und die Fertigungskosten hoch sind. Verfahren 1: Das Filament wird mithilfe einer beweglichen Prozessform in einer Wachsspritzform fixiert, anschließend wird Wachs eingespritzt. Die so entstandene Wachsform und der Anguss-Wachsstab werden zu einer Schleudergussform kombiniert. Nach Beschichten, Schleifen, Entwachsen und Brennen entsteht eine Form, die anschließend im Schleudergussverfahren zu einem Verbundwerkstoff-Gussteil verarbeitet wird. Verfahren 2: Eine Schleudergussform, ein Anguss-Wachsstab und ein Prozesswachsblock werden kombiniert. Nach Beschichten, Schleifen, Entwachsen und Brennen entsteht eine Form mit vorgebohrten Löchern. Das Filament wird am Ende mit einer Fixierklammer befestigt, um einen vorgeformten Block zu erhalten. Dieser Block wird in den Formhohlraum eingelegt und im Schleudergussverfahren zu einem Verbundwerkstoffgussteil verarbeitet. Dieses Verfahren eignet sich zur Herstellung von verstärkten Titan-Aluminium-Verbundwerkstoffen oder Verbundwerkstoffgussteilen.
Die Erfindung behebt die technischen Probleme der ineffektiven Zugabe von Verstärkungsdrähten und der Unmöglichkeit, Formteile direkt mittels Festlaminierungsverfahren herzustellen, bei der Herstellung von filamentverstärkten Titan-Aluminium-Verbundwerkstoffen durch Schmelzen und Gießen, was zu hohen Fertigungskosten führt. Es wird ein Verfahren zur Herstellung von mit Niob- oder Nioblegierungsfasern verstärkten Titan-Aluminium-Legierungsverbunden oder -Gussteilen bereitgestellt.
Das Verfahren zur Herstellung von mit Niob- oder Nioblegierungsfasern verstärkten Titan-Aluminium-Legierungsverbunden oder -Gussteilen umfasst die folgenden Schritte: 1. Einspannen des Endes der Niob- oder Nioblegierungsfaser mit einer beweglichen Form, wodurch die Faser im Hohlraum der Wachsspritzform (3) fixiert wird; 2. Einspritzen von geschmolzenem Wachs in den Hohlraum der Wachsspritzform. Nach dem Erstarren des Wachses wird die Form geöffnet, die bewegliche Form entfernt und das Wachsmodell entnommen, wobei das Ende der Niob- oder Nioblegierungsfaser an der Außenfläche des Wachsmodells freiliegt; 3. Verbinden des in Schritt 2 hergestellten Wachsmodells mit dem Angusswachsstab zu einer Schleudergussform. 4. Auftragen von Farbe und Klebstoff auf die Schleudergussform. Die freiliegenden Enden der Niob- oder Nioblegierungsfäden auf der Wachsformoberfläche werden mit einer Beschichtungsschicht und einer Sandschicht versehen. Nach dem Entwachsen und Brennen entsteht eine Formschale. Diese wird anschließend in einer Vakuumschmelzanlage in eine Schleudergussmaschine eingesetzt. Zunächst wird ein Vakuum erzeugt, dann wird die Titan-Aluminium-Legierung geschmolzen. Nach dem Schmelzen wird die Legierung durch einen Anguss in die Formschale gegossen. Durch die Zentrifugalkraft wird die flüssige Titan-Aluminium-Legierung in den Formhohlraum gepresst. Nach dem Erstarren und Abkühlen wird die Formschale entfernt. So entsteht ein mit Niob- oder Nioblegierungsfäden verstärkter Titan-Aluminium-Verbundwerkstoff bzw. ein Gussteil.
Die Herstellung von mit Niob- oder Nioblegierungsfasern verstärkten Titan-Aluminium-Verbundwerkstoffen oder Gussteilen kann auch nach folgenden Schritten erfolgen: 1. Einspritzen von geschmolzenem Wachs in den Formhohlraum der Wachsspritzgussform. Nach dem Erstarren des Wachses wird die Form geöffnet, um ein Wachsmodell mit der gleichen Form wie das Gussteil herzustellen; 2. Zusammenfügen des Wachsmodells, des Angusswachsstabs und des in Schritt 1 hergestellten Prozesswachsblocks zu einer Schleudergussform, wobei der Prozesswachsblock am Ende des Wachsmodells platziert wird; 3. Auftragen von Beschichtung und Schleifen schichtweise auf die Schleudergussform, anschließendes Entwachsen und Brennen, wodurch eine Form mit einer vorgebohrten Öffnung entsteht; 4. Fixieren des Endes der Niob- oder Nioblegierungsfaser mit einer Halteklammer, um... Der Prozess umfasst: 1. Vorformen des vorgeformten Blocks; 2. Der in Schritt vier erhaltene vorgeformte Block wird in die vorgebohrte Öffnung der Formschale eingesetzt, die Öffnung mit Graphitmaterial verschlossen und der vorgeformte Block fixiert, um eine keramische Formschale zu erhalten. 3. Die in Schritt fünf erhaltene Formschale wird in eine Schleudergießanlage in einem Vakuumschmelzofen für Titan-Aluminium-Legierungen eingesetzt, evakuiert und die Titan-Aluminium-Legierung geschmolzen. Nach dem Schmelzen wird die Titan-Aluminium-Legierung durch einen Anguss in die Formschale gegossen. Unter der Zentrifugalkraft wird die geschmolzene Titan-Aluminium-Legierung in den Formhohlraum eingespritzt. Nach dem Erstarren und Abkühlen der Schmelze wird die Formschale entnommen, um einen mit Niob- oder Nioblegierungsfasern verstärkten Titan-Aluminium-Legierungs-Verbundwerkstoff bzw. ein Gussteil zu erhalten.
Diese Erfindung verwendet Niob- oder Nioblegierungsfasern als externe Verstärkung. Entsprechend den Konstruktionsvorgaben werden geeignete Niob- oder Nioblegierungsfäden mithilfe einer beweglichen Form oder einer festen Spannvorrichtung mit einer präzisionsgefertigten Keramikform verbunden. Dadurch wird eine gleichmäßige Verteilung und Anordnung der Fäden im Keramikhohlraum gewährleistet, wodurch eine spezielle Keramikform für den Feinguss entsteht. Diese Form wird anschließend in eine Schleudergießanlage in einem Vakuumschmelzofen eingesetzt. Die geschmolzene Titan-Aluminium-Legierung wird in die Keramikform gegossen. Die Zentrifugalkraft presst das flüssige Metall schnell in den Keramikhohlraum und füllt die Zwischenräume zwischen den Fäden. So umhüllt die geschmolzene Titan-Aluminium-Legierung die Niob- oder Nioblegierungsfäden und bildet einen einheitlichen Verbundwerkstoff. Nach dem Erstarren und Abkühlen der geschmolzenen Titan-Aluminium-Legierung wird die Keramikform entfernt, und das Verbundmaterial bzw. das Gussteil ist fertig. Damit ist der Herstellungsprozess von mit Niob oder Nioblegierungsfasern verstärkten Titan-Aluminium-Verbundwerkstoffen bzw. -Gussteilen abgeschlossen.
Die Herstellung von Titan-Aluminium-Verbundwerkstoffen durch Schmelzen und Gießen ermöglicht die effektive Einarbeitung von Niob- oder Nioblegierungsfasern in die Titan-Aluminium-Matrix, wodurch eine gleichmäßige Verteilung und gute Verbundwerkstoffeigenschaften erzielt werden. Darüber hinaus ermöglicht diese Erfindung die direkte Zugabe von Niob- oder Nioblegierungsfasern während des Flüssigformprozesses der Titan-Aluminium-Legierung, was die Herstellungskosten deutlich senkt. Das Verfahren eignet sich sowohl für die Herstellung von einfach geformten Verbundwerkstoffen als auch von komplexen Formteilen und ist daher breit anwendbar.
