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本文选择了ZrO2（CaO稳定）、碳酸锆铵和硅溶胶进行组合，设计出四种熔模铸造型壳制备方案。采用水冷铜坩埚感应熔炼炉熔炼Ti-6Al-4V合金，利用离心浇注制备出8个钛合金假肢关节精密铸件。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪（EDS）和显微维氏硬度计对铸件-铸型界面反应所生成的富相层进行研究。使用万能材料试验机对铸态Ti-6Al-4V合金试样的拉伸性能进行了研究。借助ProCast铸造数值模拟软件对合金充型和凝固过程进行了数值模拟，并预测了铸件缩孔、缩松的位置。铸件与铸型界面反应使铸件表层形成富相层，富相层可以分为反应层和硬化层。在四种方案所制备的铸件表层均存在一层厚度为100-300μm的富相层，富相层内的相组织异常粗大且体积分数明显高于基体内部。通过SEM组织形貌观察和线扫描研究发现，方案3铸件的界面反应程度最大，反应层厚度约为20μm，方案4铸件的界面反应最弱，反应层厚度约为5μm，方案1铸件和方案2铸件的界面反应程度介于两者之间，反应层厚度分别为15μm和10μm。四种方案型壳中的Zr元素向金属基体扩散扩散深度分别为45μm、55μm、60μm和30μm，表面硬化层的厚度分别为200μm、215μm、160μm和170μm。硬化层内的显微硬度明显高于基体，且距离铸件表面越近，显微硬度值越高。对铸件充型和凝固过程进行了数值模拟，预测了铸件可能存在的缩孔、缩松缺陷。利用铸件表面粗糙度比较样块观察铸件的表面质量发现，8个钛合金假肢关节铸件的表面粗糙度在Ra3.2-Ra6.3之间。方案1、方案2和方案3铸件表面存在粘砂缺陷，方案4铸件表面不存在粘砂缺陷。测量每个铸件的两个典型位置的尺寸，尺寸精度分别达到CT2～CT4和CT3～CT4。铸件解剖后发现，铸件因结构复杂而产生难以消除的缩孔，缩孔尺寸较小，均不超过1mm，缩孔位置为非关键部位，不影响铸件的使用。方案1铸件的σb、σ0.2和分别为833.61Mpa、778.85Mpa和6.40%，方案3铸件的σb、σ0.2和分别为831.34Mpa、776.23Mpa和6.75%，均达到航空标准所规定的指标。拉伸断口是解理断裂、准解理断裂和韧窝断裂构成的混合型断口。