一种基于光固化技术单晶双层壁空心涡轮叶片的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111231050A(43)申请公布日2020.06.05(21)申请号202010051641.5F01D5/18(2006.01)(22)申请日2020.01.17F01D5/28(2006.01)C04B35/14(2006.01)(71)申请人中国科学院金属研究所C04B35/622(2006.01)地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人梁静静安晓龙李金国周亦胄孙晓峰(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.Cl.B28B1/00(2006.01)B28B17/02(2006.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y40/10(2020.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种基于光固化技术单晶双层壁空心涡轮叶片的制备方法(57)摘要本发明涉及精密铸造领域，具体为一种基于光固化技术单晶双层壁空心涡轮叶片的制备方法。第一步配制高固相含量、高打印性能、同时流动沉降性能更稳定优异的硅基陶瓷型芯浆料；第二步根据需要获得的单晶空心双层壁发动机叶片得到复杂双层壁硅基陶瓷型芯的三维模型，将型芯三维模型进行切片处理并进行光固化3D打印路径编程；第三步将型芯的STL文件导入光固化3D打印机中，并结合第一步配制好的硅基陶瓷型芯浆料进行逐层打印，获得光固化双层壁型芯素坯；第四步将型芯素坯进行干燥、烧结工艺，获得光固化3D打印的复杂双层壁硅基陶瓷型芯；第五步利用陶瓷型芯进行贴蜡模处理并制作浇注铸型；第六步在单晶炉中进行单晶浇注获得双层壁空心涡轮叶片。CN111231050ACN111231050A权利要求书1/2页1.一种基于光固化技术单晶双层壁空心涡轮叶片的制备方法，其特征在于，该方法主要包括制备硅基陶瓷型芯浆料；制作复杂双层壁硅基陶瓷型芯三维模型；对型芯三维模型进行切片处理并进行3D打印路径编程、导入STL格式文件和加入硅基陶瓷型芯浆料进行光固化3D打印型芯；将型芯素坯进行干燥、烧结工艺；利用陶瓷型芯进行贴蜡模处理并制作浇注铸型；在单晶炉中进行单晶浇注获得双层壁空心涡轮叶片。2.按照权利要求1所述的基于光固化技术单晶双层壁空心涡轮叶片的制备方法，其特征在于，第一步配制高固相含量、高打印性能、同时流动沉降性能更稳定优异的硅基陶瓷型芯浆料；第二步根据需要获得的单晶空心双层壁发动机叶片得到复杂双层壁硅基陶瓷型芯的三维模型，将型芯三维模型进行切片处理并进行光固化3D打印路径编程；第三步将型芯的STL格式文件导入光固化3D打印机中，并结合第一步配制好的硅基陶瓷型芯浆料进行逐层打印，获得光固化双层壁型芯素坯；第四步将型芯素坯进行干燥、烧结工艺，最终获得光固化3D打印的复杂双层壁硅基陶瓷型芯；第五步利用陶瓷型芯进行贴蜡模处理并制作浇注铸型；第六步在单晶炉中进行单晶浇注获得双层壁空心涡轮叶片。3.按照权利要求1所述的基于光固化技术单晶双层壁空心涡轮叶片的制备方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：(1)取微米级和纳米级混合的球形硅基陶瓷粉末：粒度20～40nm、99.9wt％纯度的熔融石英二氧化硅，以及粒度100～300μm、纯度99wt％的二氧化硅，以及气相人工合成疏水性二氧化硅，其中：纳米粉为硅基陶瓷粉末总质量的60％～75％，微米粉为硅基陶瓷粉末总质量的10％～25％，气相人工合成疏水二氧化硅为硅基陶瓷粉末总质量的5％～20％；(2)取微米级和纳米级混合的硅基陶瓷粉末、单体、交联剂、分散剂、光引发剂、光吸收剂及矿化剂；(3)将硅基陶瓷粉末和矿化剂混合，将混合物进行球磨处理；(4)将球磨后的混合物过筛后，干燥处理，得到干燥后混合均匀的混合粉末；(5)将光引发剂、光吸收剂和分散剂置于配制好的单体中混合，形成混合物；(6)将步骤(5)混合的混合物与步骤(4)的混合粉末进行混合，利用不同功率的搅拌机进行搅拌为粘稠状混合物，搅拌过程中逐渐调整搅拌机转速直至获得光固化用硅基陶瓷型芯浆料；(7)利用Autodeskinventor建立复杂双层壁硅基陶瓷型芯三维模型，运用Simplify3D对型芯三维模型进行切片处理并采用C++进行3D打印路径G代码编程为STL格式，然后将步骤(6)配制好的高固相含量、高打印性能、高反应效率、流动沉降性能更稳定优异的光固化用硅基陶瓷型芯浆料放入光固化设备的收料口中，运行程序导入STL格式文件利用光固化3D设备打印硅基陶瓷型芯素坯；(8)将步骤(7)打印的硅基陶瓷型芯素坯进行清洗、干燥、烧结得到最终的复杂双层壁硅基陶瓷型芯；(9)将步骤(8)烧结后的硅基陶瓷型芯进行贴蜡模处理，然后制作空心叶片浇注铸型型壳；(10)将步骤(9)制作好的型壳放入单晶炉中