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熔模精密铸造克服了传统塑性加工金属利用率低、机械加工量大且生产成本高的缺点，是一种能够生产高质量精密铸件的先进近净成型工艺。但是将熔模精密铸造用于钛合金时，由于钛液的高温化学活性致使钛极易与熔模铸造的型壳发生化学反应而且熔融钛液对型壳具有较强的冲击力，另外型壳面层的表面粗糙度会直接影响到钛铸件的表面质量，这就要求钛合金熔模铸造用型壳应该具有高的化学稳定性、强度和较低的表面粗糙度，从某种意义上来说，对钛合金熔模精密铸造的研究，其实质就是对所用型壳的研究。通过综合考虑面层型壳的使用性能以及工艺性与经济性，课题首先选择了型壳的造型材料，即各层的耐火粉、粘结剂以及撒砂材料。其次在大量试验探索基础上确定了面层浆料的制浆工艺：按照锆溶胶→添加剂→ZrO2粉的配料顺序配制浆料，并将搅拌速度控制在30～50转/min，最终获得条件粘度约为30～40s、悬浮率约为80%的面层氧化锆浆料。此外，粉液比对浆料及型壳性能也有很大的影响。综合考虑浆料粘度、型壳室温强度和表面粗糙度，宜将粉液比控制在5.0～6.0g/ml。为提高面层氧化锆水基浆料的悬浮性，经试验探索获得了一种悬浮剂体系，即每1L氧化锆水基浆料中加入20g/L的CMC、10g/L的PAMA、20g/L钠基膨润土的水溶液各2ml，将原氧化锆水基浆料的悬浮性从78%左右提高到了92%从而有效地防止了浆料的沉淀板结，提高了浆料的使用寿命并改善了型壳的均匀性，使浆料的保存时间由18天提高到了36天，同时由于悬浮剂的总加入量仅为氧化锆浆料的0.002～0.003wt%，所以在浇注时与钛液的接触有限，形成的钛合金铸件污染层较薄。通过分析TG-DSC曲线以及焙烧工艺对型壳高温残余强度、表面粗糙度和透气性的影响，探索出了型壳的焙烧工艺为：600℃预热30min后，再以1000～1050℃的温度焙烧1.5～2.5h。采用该焙烧工艺得到的氧化锆型壳没有明显的体积膨胀，焙烧前后物相均为稳定的四方晶，型壳焙烧后的高温残余强度约为5MPa，表面粗糙度值维持在1.2～1.6μm，焙烧后的钛合金浇铸用氧化锆型壳的厚度均匀，内表面面层光洁平整、无明显的裂缝、夹砂等缺陷，浇注钛液后的氧化锆型壳面层和背层均未形成新的物相，能够满足钛合金的浇注条件。使用以上制浆工艺和型壳焙烧工艺所制得的型壳浇注TA2阀体铸件，其表面及内部无铸造缺陷，表面粗糙度Ra=6.01μm，表面污染层厚度均匀且小于200μm，并且污染元素没有渗入到钛铸件内部而仅集中在表面200μm内。TA2铸件没有出现明显的铸造缺陷，其室温抗拉强度σb=745MPa、断后伸长率δ=14.5％，达到了预期的目标。