一种复杂结构单晶空心叶片用复合陶瓷型芯的制备方法.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(10)申请公布号CN104647586A(43)申请公布日(43)申请公布日2015.05.27(21)申请号201310586019.4(22)申请日2013.11.19(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)发明人姜卫国李凯文王迪张健楼琅洪王莉刘畅(74)专利代理机构沈阳晨创科技专利代理有限责任公司21001代理人张晨(51)Int.Cl.B28B23/02(2006.01)B28B1/24(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种复杂结构单晶空心叶片用复合陶瓷型芯的制备方法(57)摘要本发明的目的在于提供一种复杂结构单晶空心叶片用复合陶瓷型芯的制备方法，其具体制备工艺为：钼丝切成段，将钼丝段的两端进行处理，使钼丝两端形成球头，且球头外形尺寸大于钼丝直径；然后对整个钼丝段表面沉积陶瓷层，再将沉积陶瓷后的钼丝段放置在陶瓷型芯模具中陶瓷型芯易断裂部位固定；采用注射成型方式制备陶瓷型芯素坯，然后将陶瓷型芯进行烧结制得所述陶瓷型芯。该方法采用表面包覆薄层二氧化硅或氧化铝的钼丝增强陶瓷型芯局部强度，钼丝在型芯中的位置采用钼丝两端的球头来固定，从而避免了陶瓷型芯纤细处断裂现象的产生，提高了单晶叶片的合格率，满足了复杂内腔结构单晶涡轮叶片制备高合格率的需求。CN104647586ACN104647586A权利要求书1/1页1.一种复杂结构单晶空心叶片用复合陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，其具体制备工艺为：钼丝切成段，将钼丝段的两端进行处理，使钼丝两端形成球头，且球头外形尺寸大于钼丝直径；然后对整个钼丝段表面沉积陶瓷层，再将沉积陶瓷后的钼丝段放置在陶瓷型芯模具中陶瓷型芯易断裂部位固定；采用注射成型方式制备陶瓷型芯素坯，然后将陶瓷型芯进行烧结制得所述陶瓷型芯。2.按照权利要求1所述复杂结构单晶空心叶片用复合陶瓷型芯的制备方法，其特征在于：所述钼丝段的直径为0.08-0.16毫米，长度为4-20毫米，球头直径为0.1-0.4毫米。3.按照权利要求1或2所述复杂结构单晶空心叶片用复合陶瓷型芯的制备方法，其特征在于：钼丝（1）放置在陶瓷型芯模具中的固定槽（4）内固定，所述固定槽（4）设置在陶瓷型芯易断裂部位，形状与陶瓷型芯易断裂部位相同，其一端设有固定头（5），钼丝（1）一端的球头（3）放置在固定头（5）内。4.按照权利要求3所述复杂结构单晶空心叶片用复合陶瓷型芯的制备方法，其特征在于：钼丝段的球形两端采用电弧焊接或氩弧焊接。5.按照权利要求1所述复杂结构单晶空心叶片用复合陶瓷型芯的制备方法，其特征在于：钼丝表面沉积的陶瓷成分为二氧化硅或氧化铝。6.按照权利要求1或5所述复杂结构单晶空心叶片用复合陶瓷型芯的制备方法，其特征在于：钼丝表面采用CVD、PVD或溶胶-凝胶方法沉积陶瓷层。7.按照权利要求5所述复杂结构单晶空心叶片的制备方法，其特征在于：钼丝表面二氧化硅或氧化铝薄层的厚度为5-100微米。8.按照权利要求1所述复杂结构单晶空心叶片用复合陶瓷型芯的制备方法，其特征在于：陶瓷浆料为二氧化硅基或氧化铝基，采用注射成型的方式成型，成型压力为0.4-0.8MPa，注射时间为20-120秒，保压时间为20-120秒。9.按照权利要求1所述复杂结构单晶空心叶片用复合陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，复合型芯的烧结工艺为：陶瓷型芯脱蜡阶段采用低温缓慢升温烧结，升温速率控制在0.5-1℃/分钟，温度500℃-600℃，保温时间1-2小时；终烧结阶段采用高温烧结，烧结温度在1190℃-1250℃，保温时间3-6小时，然后炉冷至室温。10.按照权利要求1或9所述复杂结构单晶空心叶片用复合陶瓷型芯的制备方法，其特征在于：烧结后的陶瓷型芯需进行室温强化，将陶瓷型芯浸入低温强化剂中，浸泡时间30-60分钟，然后取出在空气中干燥。2CN104647586A说明书1/5页一种复杂结构单晶空心叶片用复合陶瓷型芯的制备方法技术领域[0001]本发明属于高温合金技术领域，特别涉及一种复杂结构单晶空心叶片用复合陶瓷型芯的制备方法。背景技术[0002]航空发动机最关键的热端部件是涡轮叶片，为了提高热效率，涡轮叶片前进气温度越来越高。单晶合金叶片去除了晶界的影响因而可以在更高的温度下使用，通常比定向合金叶片高30℃，比多晶叶片高近100℃，但这还不能完全满足现代航空工业的要求。因此，在现在所有的燃气轮机叶片中都采用空气冷却技术。空气冷却效果的高低与叶片的气冷结构有密切关系，为了追求更高的气体冷却效果，叶片的空心结构也越来越复杂，在这个冷却结构中存在纵横交错的换热肋、扰流柱及各种沟槽结构。通常，涡轮叶片采用精密铸造方法制备，复杂空心结构