一种复合陶瓷型芯制备工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103242036103242036B(45)授权公告日2014.09.17(21)申请号201210032969.8审查员汪强虹(22)申请日2012.02.14(73)专利权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)发明人姜卫国张健韩汾汾王莉郝红全刘涛(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.C04B35/14(2006.01)C04B35/622(2006.01)(56)对比文件CN102266906A,2011.12.07,全文.CN1880281A,2006.12.20,全文.US4139393,1979.02.13,全文.CN1807344A,2006.07.26,全文.权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图1页附图1页(54)发明名称一种复合陶瓷型芯制备工艺(57)摘要本发明提供了一种复合陶瓷型芯制备方法，所述复合陶瓷型芯内层为二氧化硅基材料，外层为氧化铝基或氧化钇基陶瓷材料；本发明复合陶瓷型芯的制备主要包括步骤：料浆配制、成型、焙烧、浸泡、干燥、烧结等；采用本发明所述的复合陶瓷型芯制备方法，制备了具有高强度且易脱除的复合陶瓷型芯，满足了高效冷却制备飞机发动机涡轮叶片的需要。CN103242036BCN103246BCN103242036B权利要求书1/1页1.一种复合陶瓷型芯制备方法，所述复合陶瓷型芯的内层为二氧化硅基材料，外层为氧化铝基或氧化钇基或氧化锆基材料；其特征在于：所述复合陶瓷型芯制备方法包括如下步骤：(1)制备增塑剂：将石蜡熔化后加入聚乙烯，不断搅拌，升温至120℃-160℃，直至聚乙烯完全溶解到石蜡中，搅拌均匀后进行过滤；(2)制备二氧化硅料浆：将所述增塑剂熔化，逐渐加入二氧化硅热粉料，边加入边搅拌，搅拌同时加入0.5％-1.0％的表面活性剂，搅拌时间2-8小时，所述表面活性剂为油酸或其他脂肪醇类物质；(3)内层陶瓷型芯成型：将所述二氧化硅料浆温度控制在100-140℃，采用注射成型方式进行成型；(4)焙烧(脱除增塑剂)：将内层陶瓷型芯装入氧化铝粉填料中进行焙烧，终烧温度为1150-1190℃，时间3-5小时；(5)配制陶瓷型芯外层料浆：为配制氧化铝或氧化钇或氧化锆料浆，料浆的组合为氧化铝粉与铝溶胶或氧化钇与氧化钇溶胶或氧化锆与锆溶胶组成，粉液质量比为(1-2):1，粉的粒径为100nm-1000nm，溶胶中粒子尺寸为5-20nm；(6)浸泡、干燥：在0.01-0.05MPa负压条件下将内层陶瓷型芯浸泡在外层料浆中2-6小时，然后在空气中干燥，需在22-24℃相对湿度50％-70％条件下干燥4-12小时，然后将陶瓷型芯进行再浸泡及再干燥，重复该过程2-5次，外层厚度控制在0.05-2mm；(7)烧结：将干燥后的陶瓷型芯进行再烧结，终烧温度为1350-1550℃，时间20-60分钟，最后制得复合陶瓷型芯。2.根据权利要求1所述的复合陶瓷型芯制备方法，其特征在于：所述步骤一增塑剂中的石蜡质量百分比为80-95％，聚乙烯质量百分比为2-5％，其余为蜂蜡或硬脂酸。3.根据权利要求1或2所述的复合陶瓷型芯制备方法，其特征在于：所述注射成型的成型压力为0.4-0.8MPa，注射时间为20-120秒，保压时间为20-120秒。4.根据权利要求1所述的复合陶瓷型芯制备方法，其特征在于：所述焙烧(脱除增塑剂)步骤中，将所述内层陶瓷型芯装入三氧化二铝粉末，粒度为100-300目工业用氧化铝粉中进行焙烧，终烧温度为1150-1190℃，时间3-5小时。2CN103242036B说明书1/4页一种复合陶瓷型芯制备工艺技术领域[0001]本发明属于陶瓷材料制备领域，特别涉及精密铸造飞机发动机涡轮叶片用陶瓷型芯制备技术。背景技术[0002]随着现代航空技术的发展，对飞机发动机涡轮叶片的承温能力的要求也越来越高，一般来说，涡轮前进口温度每提高100℃，发动机推力可以增加10％左右；为了使涡轮部件适应不断提高的涡轮前进口温度，必须从以下两个方面提高涡轮叶片的工作温度，一是提高叶片材料本身的承温能力，二是通过改善叶片冷却结构来提高叶片的冷却效果。到目前为止，叶片材料的承受高温能力有了很大提高，但是与叶片实际需求相比，还远不能达到要求，因此，需要不断更新叶片冷却结构，提高叶片冷却效果，满足先进发动机的要求。[0003]高效气冷却叶片的典型特点是叶片具有空腔结构，且该空腔结构非常复杂，传统工艺中叶片采用精密铸造的方法制备，叶片的空腔需采用陶瓷型芯才能形成，陶瓷型芯在高温环境下要有较高的强度、较高的抗蠕变能力，同时在叶片铸造后还必须能采用化学方