定向凝固用莫来石晶须增强铝基陶瓷型芯制备方法.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CN112047726A(43)申请公布日2020.12.08(21)申请号202010911732.1C04B35/64(2006.01)(22)申请日2020.09.02(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号申请人中国航发南方工业有限公司(72)发明人李飞马鑫雷四雄胡兵易出山汪东红孙宝德(74)专利代理机构上海交达专利事务所31201代理人王毓理王锡麟(51)Int.Cl.C04B35/10(2006.01)C04B35/81(2006.01)B22C9/10(2006.01)C04B38/06(2006.01)C04B41/85(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称定向凝固用莫来石晶须增强铝基陶瓷型芯制备方法(57)摘要一种定向凝固用莫来石晶须增强铝基陶瓷型芯的制备方法，将作为陶瓷型芯基体原料的电熔刚玉粉、氢氧化铝粉、氧化钇粉、纳米二氧化硅粉、三氟化铝粉和表面处理后用于提升型芯的孔隙率的木质素纤维混合后与熔融后的增塑剂搅拌混合得到型芯浆料后进行压制得到陶瓷型芯坯体，再将陶瓷型芯坯体置于氧化镁粉体中并进行四阶段烧结以烧除木质素纤维的同时提升孔隙率，最后用氧化钇溶胶进行浸渍后焙烧强化，使其中的氢氧化铝和纳米二氧化硅在三氟化铝的催化下，原位生成了莫来石晶须，从而得到航空发动机和燃气轮机涡轮叶片定向凝固用莫来石晶须增强铝基陶瓷型芯。本发明得到的陶瓷型芯在大尺寸航空发动机和燃气轮机空心涡轮叶片定向凝固过程中可以承受1550℃‑1700℃的高温而变形量很小，在高温度梯度下不开裂。CN112047726ACN112047726A权利要求书1/1页1.一种定向凝固用莫来石晶须增强铝基陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，将作为陶瓷型芯基体原料的电熔刚玉粉、氢氧化铝粉、氧化钇粉、纳米二氧化硅粉、三氟化铝粉和表面处理后用于提升型芯的孔隙率的木质素纤维混合后与熔融后的增塑剂搅拌混合得到型芯浆料后进行压制得到陶瓷型芯坯体，再将陶瓷型芯坯体置于氧化镁粉体中并进行四阶段烧结以烧除木质素纤维的同时提升孔隙率，最后用氧化钇溶胶进行浸渍后焙烧强化，使其中的氢氧化铝和纳米二氧化硅在三氟化铝的催化下，原位生成了莫来石晶须，从而得到航空发动机和燃气轮机涡轮叶片定向凝固用莫来石晶须增强铝基陶瓷型芯。2.根据权利要求1所述的莫来石晶须增强铝基陶瓷型芯的制备方法，其特征是，所述的表面处理是指：采用偶联剂浸泡木质素纤维并烘干，其中木质素纤维与硅烷偶联剂的固液重量比为1:20。3.根据权利要求2所述的莫来石晶须增强铝基陶瓷型芯的制备方法，其特征是，所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的木质素纤维的直径为1-10μm，长度为50-500μm，具体将木质素纤维浸泡在偶联剂中，保持1h，之后将木质素纤维在120℃下烘干24h，即得到表面改性的木质素纤维。4.根据权利要求1所述的莫来石晶须增强铝基陶瓷型芯的制备方法，其特征是，所述的陶瓷型芯基体原料中：电熔刚玉粉75-85wt％、氢氧化铝粉5-9wt％、氧化钇粉2-5wt％、纳米二氧化硅粉3-6wt％、三氟化铝粉1-3wt％、木质素纤维1-5wt％。5.根据权利要求1或4所述的莫来石晶须增强铝基陶瓷型芯的制备方法，其特征是，所述的电熔刚玉粉的粒度分布为1-60μm，氧化钠含量低于0.06％；所述的氢氧化铝粉的粒度分布为1-38μm，纯度大于99.5wt％；所述的氧化钇粉为共沉淀法制备的氧化钇粉，粒度分布为0.1-1μm，纯度大于99.5wt％；所述的纳米二氧化硅的粒度为1-100nm，SiO2含量大于99.7wt％；所述的三氟化铝为无水三氟化铝，粒度为1-60μm，纯度大于99wt％。6.根据权利要求1所述的莫来石晶须增强铝基陶瓷型芯的制备方法，其特征是，所述的陶瓷型芯基体原料和增塑剂的质量比为80-95wt％：5-20wt％。7.根据权利要求1所述的莫来石晶须增强铝基陶瓷型芯的制备方法，其特征是，所述的增塑剂包含石蜡和蜂蜡，其熔融温度为110-130℃。8.根据权利要求1所述的莫来石晶须增强铝基陶瓷型芯的制备方法，其特征是，所述的压制是指：采用预热后的模具，在1.2-2.4MPa的压力下压制，压制时间为10-30s，压制得到陶瓷型芯坯体。9.根据权利要求1所述的莫来石晶须增强铝基陶瓷型芯的制备方法，其特征是，所述的四阶段烧结是指：在1-2h内从室温升到120℃，保温0.5-1h；2-3h内从120℃升到300℃，保温1-2h；从300℃升到950℃，保温4-5h；从950℃升到1450-1700℃，保温4-6h；随炉冷却至室温，得到陶瓷型芯烧结体。10.一种根据上述任一权利要求所述方法制备得到的铝基陶瓷型芯，其特征在