一种硅基陶瓷型芯的固定方法.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CN108080575A(43)申请公布日2018.05.29(21)申请号201611046601.1(22)申请日2016.11.23(71)申请人中国科学院金属研究所地址110015辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人肖久寒姜卫国李凯文卢玉章胡北楼琅洪(74)专利代理机构沈阳晨创科技专利代理有限责任公司21001代理人崔晓蕾(51)Int.Cl.B22C9/10(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种硅基陶瓷型芯的固定方法(57)摘要本发明的目的在于发明一种厚大尺寸空腔陶瓷型芯固定方法，其特征在于：首先在厚大尺寸陶瓷型芯空腔内填满粗颗粒陶瓷粉料以强化型芯的高温性能，然后在陶瓷型芯两端插入与陶瓷型芯粘接成一体的陶瓷棒来固定陶瓷型芯，露出陶瓷型芯部分的陶瓷棒表面设置自由端，该陶瓷棒用于在后续制造模壳过程中将陶瓷型芯固定在模壳内。该方法能够满足单晶/定向空心涡轮导向叶片制备需求。CN108080575ACN108080575A权利要求书1/1页1.一种硅基陶瓷型芯的固定方法，其特征在于：首先在陶瓷型芯空腔内填满粗颗粒陶瓷粉料，然后在陶瓷型芯两端插入与陶瓷型芯粘接成一体的陶瓷棒来固定陶瓷型芯，最后在露出陶瓷型芯部分的陶瓷棒表面设置自由端，所述陶瓷棒用于在后续制造模壳过程中将陶瓷型芯固定在模壳内。2.按照权利要求1所述硅基陶瓷型芯的固定方法，其特征在于，具体步骤如下：首先制备壁厚均匀的空腔陶瓷型芯素坯；将陶瓷型芯素坯进行烧结制成成品陶瓷型芯；将粗颗粒陶瓷粉料与硅溶胶进行混合，将混合物完全填满整个陶瓷型芯空腔，然后将陶瓷棒表面涂敷高温胶后快速插入陶瓷型芯两端；最后，在未插入陶瓷型芯的陶瓷棒的一端制备自由端，从而形成固定性和退让性兼备的空腔陶瓷型芯固定方法。3.按照权利要求1或2所述硅基陶瓷型芯的固定方法，其特征在于：所述陶瓷型芯采用二氧化硅基材料制备，增塑剂采用石蜡基增塑剂；陶瓷型芯壁厚为5-10毫米，型芯长度L为30-300毫米。4.按照权利要求1或2所述硅基陶瓷型芯的固定方法，其特征在于：所述陶瓷型芯的烧结温度为1180-1200℃，烧结时间8-12小时。5.按照权利要求2所述硅基陶瓷型芯的固定方法，其特征在于：所述粗颗粒陶瓷粉料目数为24-60目，颗粒材料采用EC95电熔刚玉材料；硅溶胶平均粒径为10-20nm，pH值为9.0-10.5，SiO2含量为20-25wt％，Na2O含量≤0.5wt％；粉液比为质量比4-4.5：1。6.按照权利要求1或2所述硅基陶瓷型芯的固定方法，其特征在于：所述陶瓷棒采用高纯石英玻璃或氧化铝基陶瓷材料制成，高纯石英玻璃中SiO2含量为99.8％-100％。氧化铝基陶瓷中Al2O3含量为85％-95％。7.按照权利要求1或2所述硅基陶瓷型芯的固定方法，其特征在于：所述陶瓷棒截面同时为圆形或长方形，或一端截面为圆形，另一端截面为长方形，陶瓷棒尺寸范围：1mm≤Φ≤10mm，1mm≤a1、a2≤10mm，5mm≤b1≤50mm，其中Φ为圆形截面直径，a1、a2为长方形截面的长与宽，b1为陶瓷棒插入陶瓷型芯内部的深度。8.按照权利要求2所述硅基陶瓷型芯的固定方法，其特征在于：所述高温胶采用EC95电熔刚玉粉料与硅溶胶混合物；EC95电熔刚玉粉料目数为400-600目，硅溶胶平均粒径为10-20nm，pH值为9.0-10.5，SiO2含量为20-25wt％，Na2O含量≤0.5wt％，粉液比为质量比2.8-3.5：1。9.按照权利要求1或2所述硅基陶瓷型芯的固定方法，其特征在于：所述自由端采用石蜡、蜂蜡或中温模蜡涂敷形成，其厚度0.2mm≤s≤0.5mm。10.按照权利要求1或2所述硅基陶瓷型芯的固定方法，其特征在于：露出陶瓷型芯部分的陶瓷棒为固定端，其长度为5mm≤s1≤20mm。2CN108080575A说明书1/3页一种硅基陶瓷型芯的固定方法技术领域[0001]本发明属于高温合金领域，特别提供一种单晶/定向导向叶片用陶瓷型芯的固定方法。背景技术[0002]单晶/定向涡轮叶片是燃气轮机最关键的热端部件。近年来，随着燃气轮机的发展，热效率的提高，对涡轮叶片承温能力的要求也越来越高，所以在燃气轮机设计时，大多采用能够提高冷却效率、增加叶片承温能力的空腔结构涡轮叶片。涡轮叶片空腔结构常采用陶瓷型芯形成。对于大尺寸单晶/定向导向叶片，由于叶片尺寸大，形成内腔所使用陶瓷型芯尺寸同样较大，并且型芯最薄处与最厚处尺寸相差也较大。若将陶瓷型芯制备成实心型芯，在陶瓷型芯制备过程中，由于较薄部位与较厚部位收缩量不同，易使型芯发生变形，导致陶瓷型芯型面尺寸不合格而报废。若把型芯厚大处制备成局部壁厚均匀的空心型芯，可