一种陶瓷空心浮力球及其制造方法.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CN108975937A(43)申请公布日2018.12.11(21)申请号201710399976.4(22)申请日2017.05.31(71)申请人上海材料研究所地址200437上海市虹口区邯郸路99号(72)发明人张培志何成贵吴芬韩伟月郭方全祁海(74)专利代理机构上海容慧专利代理事务所(普通合伙)31287代理人于晓菁(51)Int.Cl.C04B37/00(2006.01)B24B19/00(2006.01)B63C11/52(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种陶瓷空心浮力球及其制造方法(57)摘要本发明公开了一种陶瓷空心浮力球及其制造方法，包括如下步骤：步骤一，成型半球壳素坯(生坯)，对半球壳素坯进行后处理，经第一次烧结得到半球壳烧结体；步骤二，对半球壳的边口进行精密机械加工，以使两个半球壳的边口相互靠近时能够完全接触；步骤三，将精密机械加工后的半球壳进行热等静压处理；步骤四，对热等静压处理后的半球壳的边口进行研磨抛光后，将两个半球壳的边口对接合并成一个球体并抽真空，两个半球壳吸合在一起形成一个空心球体；步骤五，空心球体经第二次烧结合封，出炉后得到完整空心浮力球，对封口接缝处进行包覆处理以减小此处的应力集中。CN108975937ACN108975937A权利要求书1/2页1.一种陶瓷空心浮力球的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，制造半球壳素坯，对所述半球壳素坯进行后处理，再经第一次烧结得到半球壳；步骤二，对所述半球壳的边口进行精密机械加工，以使两个所述半球壳的边口相互靠近时能够完全接触；步骤三，将精密机械加工后的所述半球壳进行热等静压处理；步骤四，对热等静压处理后的所述半球壳的边口进行研磨抛光后，将两个所述半球壳的边口对接合并成一个空心球体并抽真空，两个所述半球壳吸合在一起形成一个完整空心球体；步骤五，所述完整空心球体经第二次烧结后合封，得到完整空心浮力球，对合封口接缝处进行包覆处理以减小此处的应力集中。2.根据权利要求1所述的一种空心浮力球的制造方法，其特征在于，还包括检测步骤：将所述完整空心浮力球直接投入压力桶内进行破坏性测试，测试压力大于145MPa，没有发生内爆的为初步合格品；在所述初步合格品中按1％取样投入所述压力桶内进行疲劳寿命检查，115MPa保压10h后，再循环500次，每次保压60s，没有发生内爆为批合格品。3.根据权利要求1所述的一种空心浮力球的制造方法，其特征在于，采用3D打印工艺制造所述半球壳素坯。4.根据权利要求3所述的一种空心浮力球的制造方法，其特征在于，所述3D打印工艺选用选择性激光烧结工艺、光固化工艺、粉末粘结成型工艺中的一种。5.根据权利要求1所述的一种空心浮力球的制造方法，其特征在于，采用传统陶瓷成形工艺制造所述半球壳素坯，所述传统陶瓷成形工艺选自注浆成型、凝胶注模、粉末压制之中的一种。6.根据权利要求1所述的一种空心浮力球的制造方法，其特征在于，对所述半球壳素坯进行后处理包括如下步骤：对所述半球壳素坯先进行第一次冷等静压，然后在200～600℃的空气气氛中加热，最后进行第二次冷等静压。7.根据权利要求1所述的一种空心浮力球的制造方法，其特征在于，所述第一次烧结是指：将所述半球壳素坯置于1～10MPa的N2气氛中，在1700～1900℃的温度范围内保温时间1～2h进行烧结。8.根据权利要求1所述的一种空心浮力球的制造方法，其特征在于，所述精密机械加工是指：采用带金刚石砂轮的磨床磨平所述边口。9.根据权利要求1所述的一种空心浮力球的制造方法，其特征在于，所述热等静压处理工艺参数为：最高温度1600～1800℃，保温时间1～2h，N2或Ar气氛压力100～200MPa。10.根据权利要求1所述的一种空心浮力球的制造方法，其特征在于，所述研磨抛光是指：先粗磨所述边口，再细磨所述边口，以使两个所述半球壳能够真空合封为标准。11.根据权利要求1所述的一种空心浮力球的制造方法，其特征在于，所述第二次烧结是指：利用液相烧结的原理，将真空合封的两个所述半球壳两端加压后，置于常压的N2气氛中，在温度1450～1700℃下保温1h，使得两个所述半球壳边口之间液相扩散连接，进行烧结合封。12.根据权利要求1所述的一种空心浮力球的制造方法，其特征在于，所述包覆处理采2CN108975937A权利要求书2/2页用纤维增强复合材料工艺。13.根据权利要求1～12任一项所述的制造方法制造的空心浮力球，其特征在于，所述空心浮力球是氮化硅材质；所述空心浮力球在耐压强度大于145MPa的条件下，公称直径为50mm的球的整球密度最低可达0.30g/cm3，公称直径为500mm的球的整球密度最低可达0