CN106747369B - 一种硅基陶瓷型芯及其制备方法 - Google Patents

一种硅基陶瓷型芯及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106747369B
CN106747369B CN201611041106.1A CN201611041106A CN106747369B CN 106747369 B CN106747369 B CN 106747369B CN 201611041106 A CN201611041106 A CN 201611041106A CN 106747369 B CN106747369 B CN 106747369B
Authority
CN
China
Prior art keywords
core
plasticizer
powder
heating
silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611041106.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106747369A (zh
Inventor
李树索
杨乾
宫声凯
裴延铃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHENGDU HANGDA NEW MATERIAL Co.,Ltd.
Original Assignee
Beijing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Beijing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201611041106.1A priority Critical patent/CN106747369B/zh
Publication of CN106747369A publication Critical patent/CN106747369A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106747369B publication Critical patent/CN106747369B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/14—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/653—Processes involving a melting step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/48—Organic compounds becoming part of a ceramic after heat treatment, e.g. carbonising phenol resins

Abstract

本发明提供一种硅基陶瓷型芯及其制备方法。用于解决现有技术中硅基陶瓷型芯高温强度不足以及高温挠度大等问题。本发明提供了一种高高温强度、低高温变形、低烧结收缩的硅基陶瓷型芯及制备方法。

Description

一种硅基陶瓷型芯及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种精密铸造技术领域，特别涉及一种硅基陶瓷型芯及其制备方法。
背景技术
涡扇发动机是目前最主流发动机。现有的推重比10一级的发动机涡轮进口温度达到1800K-2000K，而推重比15～20一级发动机涡轮进口温度将达到2100K～2300K，远远超过了发动机用高温合金的熔点。在涡轮前进口温度不断提高的情况下，要保证涡轮叶片在高温燃气环境下安全可靠地工作，必须采用先进的冷却结构和冷却方式，使叶片本身温度降到材料能够承受的的工作温度之下。在发动机结构尺寸完全无变化的情况下，涡轮前燃气温度每提高55K，发动机推力可提高10％左右。因此要在这样高达2000K的燃气温度下，为保证涡轮安全、可靠运转，除了进一步提高涡轮金属材料的承温能力以外，还必须对采用先进的冷却技术，以降低叶片的壁面温度。
涡轮冷却技术的研究在国外已经有60多年的发展历史，世界航空发动机设计与制造商研究和开发了大量的涡轮叶片冷却技术。早期的高温合金铸造叶片没有采用冷却技术，都是实心叶片，涡轮前进口温度由于受到叶片材料的限制，很难超过1050℃。因此，从二十世纪60年代起，国际上就通过发展空心叶片的冷却技术，以提高冷却效果。叶片冷却技术是使冷却气体通过叶片的复杂内腔达到冷却叶片的目的。目前已被验证有效的冷却方式有对流冷却、冲击冷却(肋壁强化换热与扰流柱强化换热冷却)、气膜冷却、复合冷却以及层板冷却等。随着冷却技术的不断发展，叶片的内腔形状曲折迂回，日趋复杂。随着先进气冷技术的发展，定向柱晶、单晶以及共晶定向凝固技术的应用更是对陶瓷型芯提出越来越高的要求。近些年陶瓷型芯形状复杂化，尺寸巨大化、性能卓越化等方向发展。
发明内容
本发明的目的要解决目前硅基陶瓷型芯高温强度不足以及高温挠度大等问题；本发明提供了一种高高温强度、低高温变形、低烧结收缩的硅基陶瓷型芯及制备方法。
本发明的技术方案是一种硅基陶瓷型芯，是采用包括下述原料制备的：
由重量百分比为硅酸锆15-25％、方石英0-4％、氧化钇0-3％、余量为石英粉玻璃粉混合而成的干粉；
及占所述粉料重量百分比1％-2％的油酸；
及占所述粉料重量百分比20-24％的增塑剂。
优选的，所述石英玻璃粉为240目、600目和1000目的三种熔融石英粉混合获得的；其中,所述三种熔融石英粉按重量百分比分别为60-40％、40-20％、40-20％。
优选的，所述硅酸锆为325目煅烧硅酸锆。
优选的，所述增塑剂为石蜡、蜂蜡和聚乙烯的混合物。
本发明还提供一种硅基陶瓷型芯的制备方法，包括烧结步骤：
将硅基陶瓷型芯进行烧结，烧结制度为以3-5℃/min的升温速率升温至150-250℃，保温2-4h；
以0.1-3℃/min的升温速率升温至400-500℃，保温1-2h；
以2-5℃/min的升温速率升温至900-1000℃，保温1-3h；
以3-5℃/min的升温速率升温至1175-1225℃，保温4-8h，然后随炉冷却至室温，获得硅基陶瓷型芯。
优选的，在烧结步骤之间还包括以下步骤：
干混：按预定比例称取硅酸锆、方石英、氧化钇、石英粉玻璃粉，置入混料机，混料至粉料充分混合均匀出料后103℃烘干至恒重，获得干粉；
配置增塑剂：按预定比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯加入真空搅蜡机中加热至融化后搅拌均匀，继续搅拌并抽真空20分钟，停止搅拌并保温静置5分钟后出料冷却，即得所需增塑剂；
湿混：按比例称取增塑剂并放入芯料搅拌机中，升温至增塑剂全部融化后，加入油酸，搅拌5min至油酸充分混入增塑剂中，分步加入干料，搅拌均匀，待干料全部加入后，抽真空继续搅拌2h，关闭真空泵，继续搅拌4h后出料冷却，获得湿料；
热压注成型：将湿料放入型芯压注机中，加热至熔化成型芯料浆后，根据型芯尺寸和结构控制注射温度为80℃、模具温度为35-50℃、注射压力为0.2-6MPa、保压时间为15-25s等参数，将陶瓷料浆压注到所需模具中，制成湿芯待用；
修芯、整形：将湿芯修整、校型后，待烧结；
装钵：将湿芯放埋入装有高岭土填料的氧化铝烧钵中,芯距离钵壁1-3cm，距离钵底2-5cm，芯间距1-3cm，将匣钵放置在振动台上振动15-30s。
附图说明
图1为本发明的实施例1-8中325目煅烧硅酸锆的粒度累计频率分布曲线。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
具体的325目煅烧硅酸锆是由200目和1000目的煅烧硅酸锆混合而成。本发明实施例1-8中325目煅烧硅酸锆的粒度累计频率分布曲线如图1所示。
实施例1：
型芯粉料的配方见表1，其中，包括：矿化剂，石英玻璃粉、表面活性剂、增塑剂、添加剂。
硅酸锆为矿化剂，其中，硅酸锆为325目煅烧硅酸锆；石英玻璃粉和矿化剂组成干粉；
石英玻璃粉为其中石英玻璃粉为240目、600目和1000目的三种熔融石英粉混合获得的。
油酸为表面活性剂；
增塑剂是由石蜡、蜂蜡、聚乙烯配制而成,其中,石蜡、蜂蜡、聚乙烯在增塑剂中的比例为85％,10％,5％。
按表1的比例称取原料，按下述方法制备硅基陶瓷型芯：
干混：按预定比例称取矿化剂、石英粉玻璃粉，添加剂、置入混料机，混料至粉料充分混合均匀，出料后103℃烘干至恒重，获得粉料；
配置增塑剂：按预定比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯加入真空搅蜡机中加热至融化后搅拌均匀，继续搅拌并抽真空20分钟，停止搅拌并保温静置5分钟后出料冷却，即得所需增塑剂；
湿混：按比例称取增塑剂并放入芯料搅拌机中，升温至增塑剂全部融化后，加入油酸，搅拌5min至油酸充分混入增塑剂中，分步加入干粉，搅拌均匀，待干粉全部加入后，抽真空继续搅拌4h，关闭真空泵，继续搅拌8h后出料冷却，获得湿料。
热压注成型：将湿料放入型芯压注机中，加热至熔化成芯料浆后，根据型芯尺寸和结构控制注射温度为80℃、模具温度为40℃、注射压力为6MPa、保压时间为15s，将陶瓷料浆压注到所需模具中，制成湿芯待用；
修芯、整形：将湿芯子修整、校型后，待烧结；
装钵：将湿芯放埋入装有高岭土填料的氧化铝烧钵中,芯距离钵壁2cm，距离钵底2cm，芯间距1cm，将匣钵放置在振动台上振动20s；
烧结：将匣钵放入箱式电阻炉中进行烧结，烧结制度为以5℃/min的升温速率升温至250℃，保温4h；以0.1℃/min的升温速率升温至400℃，保温2h；以3℃/min的升温速率升温至1000℃，保温2h，以3/min的升温速率升温至1225℃，保温4h，然后随炉冷却至室温，获得硅基陶瓷型芯。
将硅基陶瓷型芯按HB 5353.1-2004方法测试显气孔率；
将硅基陶瓷型芯按HB 5353.2-2004方法测试烧结收缩；
将硅基陶瓷型芯按HB 5353.3-2004方法测试常温抗折强度何高温抗折强度；
将硅基陶瓷型芯按HB 5353.4-2004方法测试挠度；
本实施例制备的硅基陶瓷型芯案上述方法进行测试，其测试结果见表2，可见，本实施制备获得了高温强度、低高温变形、低烧结收缩的陶瓷型芯。
实施例2：
型芯粉料的配方见表1。
其中所述石英玻璃粉为240目、600目和1000目的三种熔融石英粉混合获得的。
所述增塑剂是由石蜡、蜂蜡、聚乙烯配制而成,其中,石蜡、蜂蜡、聚乙烯在增塑剂中的比例为85％,10％,5％。
按上述比例称取原料，按下述方法制备硅基陶瓷型芯：
干混：按预定比例称取矿化剂、石英粉玻璃粉、添加剂、置入混料机，混料至粉料充分混合均匀，出料后103℃烘干至恒重，获得粉料；
配置增塑剂：按预定比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯加入真空搅蜡机中加热至融化后搅拌均匀，继续搅拌并抽真空20分钟，停止搅拌并保温静置5分钟后出料冷却，即得所需增塑剂；
湿混：按比例称取增塑剂并放入芯料搅拌机中，升温至增塑剂全部融化后，加入油酸，搅拌5min至油酸充分混入增塑剂中，分步加入干粉，搅拌均匀，待干粉全部加入后，抽真空继续搅拌4h，关闭真空泵，继续搅拌8h后出料冷却，获得湿料。
热压注成型：将湿料放入型芯压注机中，加热至熔化成芯料浆后，根据型芯尺寸和结构控制注射温度为80℃、模具温度为40℃、注射压力为0.2MPa、保压时间为25s，将陶瓷料浆压注到所需模具中，制成湿芯待用；
修芯、整形：将湿芯子修整、校型后，待烧结；
装钵：将湿芯放埋入装有高岭土填料的氧化铝烧钵中,芯距离钵壁2cm，距离钵底2cm，芯间距1cm，将匣钵放置在振动台上振动20s；
烧结：将匣钵放入箱式电阻炉中进行烧结，烧结制度为以3℃/min的升温速率升温至150℃，保温4h；以1℃/min的升温速率升温至500℃，保温1h；以3℃/min的升温速率升温至900℃，保温1h，以5/min的升温速率升温至1200℃，保温6h，然后随炉冷却至室温，获得硅基陶瓷型芯。
硅基陶瓷型芯的测试方法同实施例1。
硅基陶瓷型芯的测试结果见表2。
实施例3：
型芯粉料的配方见表1。
其中所述石英玻璃粉为240目、600目和1000目的三种熔融石英粉混合获得的。
所述增塑剂是由石蜡、蜂蜡、聚乙烯配制而成,其中,石蜡、蜂蜡、聚乙烯在增塑剂中的比例为85％,9％,6％。
按上述比例称取原料，按下述方法制备硅基陶瓷型芯：
干混：按预定比例称取矿化剂、石英粉玻璃粉、添加剂、置入混料机，混料至粉料充分混合均匀，出料后103℃烘干至恒重，获得粉料；
配置增塑剂：按预定比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯加入真空搅蜡机中加热至融化后搅拌均匀，继续搅拌并抽真空20分钟，停止搅拌并保温静置5分钟后出料冷却，即得所需增塑剂；
湿混：按比例称取增塑剂并放入芯料搅拌机中，升温至增塑剂全部融化后，加入油酸，搅拌5min至油酸充分混入增塑剂中，分步加入干粉，搅拌均匀，待干粉全部加入后，抽真空继续搅拌4h，关闭真空泵，继续搅拌8h后出料冷却，获得湿料。
热压注成型：将湿料放入型芯压注机中，加热至熔化成芯料浆后，根据型芯尺寸和结构控制注射温度为80℃、模具温度为50℃、注射压力为0.4MPa、保压时间为25s，将陶瓷料浆压注到所需模具中，制成湿芯待用；
修芯、整形：将湿芯子修整、校型后，待烧结；
装钵：将湿芯放埋入装有高岭土填料的氧化铝烧钵中,芯距离钵壁2cm，距离钵底2cm，芯间距1cm，将匣钵放置在振动台上振动20s；
烧结：将匣钵放入箱式电阻炉中进行烧结，烧结制度为以4℃/min的升温速率升温至200℃，保温4h；以0.5℃/min的升温速率升温至450℃，保温2h；以3℃/min的升温速率升温至1000℃，保温1h，以4/min的升温速率升温至1225℃，保温5h，然后随炉冷却至室温，获得硅基陶瓷型芯。
硅基陶瓷型芯的测试方法同实施例1。
硅基陶瓷型芯的测试结果见表2。
实施例4：
型芯粉料的配方见表1。
其中所述石英玻璃粉为240目、600目和1000目的三种熔融石英粉混合获得的。
所述增塑剂是由石蜡、蜂蜡、聚乙烯配制而成,其中,石蜡、蜂蜡、聚乙烯在增塑剂中的比例为84％,12％,4％。
按上述比例称取原料，按下述方法制备硅基陶瓷型芯：
干混：按预定比例称取矿化剂、石英粉玻璃粉、添加剂、置入混料机，混料至粉料充分混合均匀，出料后103℃烘干至恒重，获得粉料；
配置增塑剂：按预定比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯加入真空搅蜡机中加热至融化后搅拌均匀，继续搅拌并抽真空20分钟，停止搅拌并保温静置5分钟后出料冷却，即得所需增塑剂；
湿混：按比例称取增塑剂并放入芯料搅拌机中，升温至增塑剂全部融化后，加入油酸，搅拌5min至油酸充分混入增塑剂中，分步加入干粉，搅拌均匀，待干粉全部加入后，抽真空继续搅拌4h，关闭真空泵，继续搅拌8h后出料冷却，获得湿料。
热压注成型：将湿料放入型芯压注机中，加热至熔化成芯料浆后，根据型芯尺寸和结构控制注射温度为80℃、模具温度为40℃、注射压力为4MPa、保压时间为15s，将陶瓷料浆压注到所需模具中，制成湿芯待用；
修芯、整形：将湿芯子修整、校型后，待烧结；
装钵：将湿芯放埋入装有高岭土填料的氧化铝烧钵中,芯距离钵壁2cm，距离钵底2cm，芯间距1cm，将匣钵放置在振动台上振动20s；
烧结：将匣钵放入箱式电阻炉中进行烧结，烧结制度为以5℃/min的升温速率升温至250℃，保温3h；以0.3℃/min的升温速率升温至400℃，保温2h；以3℃/min的升温速率升温至1000℃，保温2h，以5/min的升温速率升温至1175℃，保温6h，然后随炉冷却至室温，获得硅基陶瓷型芯。
硅基陶瓷型芯的测试方法同实施例1。
硅基陶瓷型芯的测试结果见表2。
实施例5：
型芯粉料的配方见表1。
其中所述石英玻璃粉为240目、600目和1000目的三种熔融石英粉混合获得的。
所述增塑剂是由石蜡、蜂蜡、聚乙烯配制而成,其中,石蜡、蜂蜡、聚乙烯在增塑剂中的比例为85％,10％,5％。
按上述比例称取原料，按下述方法制备硅基陶瓷型芯：
干混：按预定比例称取矿化剂、石英粉玻璃粉、添加剂、置入混料机，混料至粉料充分混合均匀，出料后103℃烘干至恒重，获得粉料；
配置增塑剂：按预定比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯加入真空搅蜡机中加热至融化后搅拌均匀，继续搅拌并抽真空20分钟，停止搅拌并保温静置5分钟后出料冷却，即得所需增塑剂；
湿混：按比例称取增塑剂并放入芯料搅拌机中，升温至增塑剂全部融化后，加入油酸，搅拌5min至油酸充分混入增塑剂中，分步加入干粉，搅拌均匀，待干粉全部加入后，抽真空继续搅拌4h，关闭真空泵，继续搅拌8h后出料冷却，获得湿料。
热压注成型：将湿料放入型芯压注机中，加热至熔化成芯料浆后，根据型芯尺寸和结构控制注射温度为80℃、模具温度为40℃、注射压力为2MPa、保压时间为20s，将陶瓷料浆压注到所需模具中，制成湿芯待用；
修芯、整形：将湿芯子修整、校型后，待烧结；
装钵：将湿芯放埋入装有高岭土填料的氧化铝烧钵中,芯距离钵壁2cm，距离钵底2cm，芯间距1cm，将匣钵放置在振动台上振动20s；
烧结：将匣钵放入箱式电阻炉中进行烧结，烧结制度为以5℃/min的升温速率升温至200℃，保温4h；以0.1℃/min的升温速率升温至400℃，保温4h；以3℃/min的升温速率升温至1000℃，保温2h，以3/min的升温速率升温至1200℃，保温8h，然后随炉冷却至室温，获得硅基陶瓷型芯。
硅基陶瓷型芯的测试方法同实施例1。
硅基陶瓷型芯的测试结果见表2。
实施例6：
型芯粉料的配方见表1。
其中所述石英玻璃粉为240目、600目和1000目的三种熔融石英粉混合获得的。
所述增塑剂是由石蜡、蜂蜡、聚乙烯配制而成,其中,石蜡、蜂蜡、聚乙烯在增塑剂中的比例为80％,12％,8％。
按上述比例称取原料，按下述方法制备硅基陶瓷型芯：
干混：按预定比例称取矿化剂、石英粉玻璃粉、添加剂、置入混料机，混料至粉料充分混合均匀，出料后103℃烘干至恒重，获得粉料；
配置增塑剂：按预定比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯加入真空搅蜡机中加热至融化后搅拌均匀，继续搅拌并抽真空20分钟，停止搅拌并保温静置5分钟后出料冷却，即得所需增塑剂；
湿混：按比例称取增塑剂并放入芯料搅拌机中，升温至增塑剂全部融化后，加入油酸，搅拌5min至油酸充分混入增塑剂中，分步加入干粉，搅拌均匀，待干粉全部加入后，抽真空继续搅拌4h，关闭真空泵，继续搅拌8h后出料冷却，获得湿料。
热压注成型：将湿料放入型芯压注机中，加热至熔化成芯料浆后，根据型芯尺寸和结构控制注射温度为80℃、模具温度为35℃、注射压力为6MPa、保压时间为20s，将陶瓷料浆压注到所需模具中，制成湿芯待用；
修芯、整形：将湿芯子修整、校型后，待烧结；
装钵：将湿芯放埋入装有高岭土填料的氧化铝烧钵中,芯距离钵壁2cm，距离钵底2cm，芯间距1cm，将匣钵放置在振动台上振动20s；
烧结：将匣钵放入箱式电阻炉中进行烧结，烧结制度为以5℃/min的升温速率升温至200℃，保温3h；以1℃/min的升温速率升温至450℃，保温2h；以2℃/min的升温速率升温至1000℃，保温2h，以3/min的升温速率升温至1175℃，保温8h，然后随炉冷却至室温，获得硅基陶瓷型芯。
硅基陶瓷型芯的测试方法同实施例1。
硅基陶瓷型芯的测试结果见表2。
实施例7：
型芯粉料的配方见表1。
其中所述石英玻璃粉为240目、600目和1000目的三种熔融石英粉混合获得的。
所述增塑剂是由石蜡、蜂蜡、聚乙烯配制而成,其中,石蜡、蜂蜡、聚乙烯在增塑剂中的比例为85％,10％,5％。
按上述比例称取原料，按下述方法制备硅基陶瓷型芯：
干混：按预定比例称取矿化剂、石英粉玻璃粉、添加剂、置入混料机，混料至粉料充分混合均匀，出料后103℃烘干至恒重，获得粉料；
配置增塑剂：按预定比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯加入真空搅蜡机中加热至融化后搅拌均匀，继续搅拌并抽真空20分钟，停止搅拌并保温静置5分钟后出料冷却，即得所需增塑剂；
湿混：按比例称取增塑剂并放入芯料搅拌机中，升温至增塑剂全部融化后，加入油酸，搅拌5min至油酸充分混入增塑剂中，分步加入干粉，搅拌均匀，待干粉全部加入后，抽真空继续搅拌4h，关闭真空泵，继续搅拌8h后出料冷却，获得湿料。
热压注成型：将湿料放入型芯压注机中，加热至熔化成芯料浆后，根据型芯尺寸和结构控制注射温度为80℃、模具温度为40℃、注射压力为6MPa、保压时间为25s，将陶瓷料浆压注到所需模具中，制成湿芯待用；
修芯、整形：将湿芯子修整、校型后，待烧结；
装钵：将湿芯放埋入装有高岭土填料的氧化铝烧钵中,芯距离钵壁2cm，距离钵底2cm，芯间距1cm，将匣钵放置在振动台上振动20s；
烧结：将匣钵放入箱式电阻炉中进行烧结，烧结制度为以5℃/min的升温速率升温至200℃，保温4h；以2℃/min的升温速率升温至500℃，保温2h；以2℃/min的升温速率升温至1000℃，保温2h，以3/min的升温速率升温至1225℃，保温6h，然后随炉冷却至室温，获得硅基陶瓷型芯。
硅基陶瓷型芯的测试方法同实施例1。
硅基陶瓷型芯的测试结果见表2。
实施例8：
型芯粉料的配方见表1。
其中所述石英玻璃粉为240目、600目和1000目的三种熔融石英粉混合获得的。
所述增塑剂是由石蜡、蜂蜡、聚乙烯配制而成,其中,石蜡、蜂蜡、聚乙烯在增塑剂中的比例为84％,10％,6％。
按上述比例称取原料，按下述方法制备硅基陶瓷型芯：
干混：按预定比例称取矿化剂、石英粉玻璃粉、添加剂、置入混料机，混料至粉料充分混合均匀，出料后103℃烘干至恒重，获得粉料；
配置增塑剂：按预定比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯加入真空搅蜡机中加热至融化后搅拌均匀，继续搅拌并抽真空20分钟，停止搅拌并保温静置5分钟后出料冷却，即得所需增塑剂；
湿混：按比例称取增塑剂并放入芯料搅拌机中，升温至增塑剂全部融化后，加入油酸，搅拌5min至油酸充分混入增塑剂中，分步加入干粉，搅拌均匀，待干粉全部加入后，抽真空继续搅拌4h，关闭真空泵，继续搅拌8h后出料冷却，获得湿料。
热压注成型：将湿料放入型芯压注机中，加热至熔化成芯料浆后，根据型芯尺寸和结构控制注射温度为80℃、模具温度为50℃、注射压力为0.4MPa、保压时间为25s，将陶瓷料浆压注到所需模具中，制成湿芯待用；
修芯、整形：将湿芯子修整、校型后，待烧结；
装钵：将湿芯放埋入装有高岭土填料的氧化铝烧钵中,芯距离钵壁2cm，距离钵底2cm，芯间距1cm，将匣钵放置在振动台上振动20s；
烧结：将匣钵放入箱式电阻炉中进行烧结，烧结制度为以5℃/min的升温速率升温至175℃，保温4h；以0.1℃/min的升温速率升温至400℃，保温2h；以5℃/min的升温速率升温至1000℃，保温2h，以3/min的升温速率升温至1200℃，保温6h，然后随炉冷却至室温，获得硅基陶瓷型芯。
硅基陶瓷型芯的测试方法同实施例1。
硅基陶瓷型芯的测试结果见表2。
表1，实施例1-8中硅基陶瓷型芯原料配比
表2，实施例1-8中硅基陶瓷型芯的测试结果
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种硅基陶瓷型芯，其特征在于，是采用包括下述原料制备的：
由重量百分比为硅酸锆15-25％、方石英0-4％、氧化钇1-3％、余量为石英粉玻璃粉混合而成的干粉；
及占所述粉料重量百分比1％-2％的油酸；
及占所述粉料重量百分比21-24％的增塑剂；所述增塑剂为石蜡、蜂蜡和聚乙烯的混合物；
所述石英玻璃粉为240目、600目和1000目的三种熔融石英粉混合获得的；其中，所述三种熔融石英粉按重量百分比分别为60-40％、40-20％、40-20％；
所述硅酸锆为325目煅烧硅酸锆，是由200目和1000目的煅烧硅酸锆混合而成；
所述的硅基陶瓷型芯的制备方法，包括烧结步骤：
将硅基陶瓷型芯进行烧结，烧结制度为以3-5℃/min的升温速率升温至150-250℃，保温2-4h；
以0.1-3℃/min的升温速率升温至400-500℃，保温1-2h；
以2-5℃/min的升温速率升温至900-1000℃，保温1-3h；
以3-5℃/min的升温速率升温至1175-1225℃，保温4-8h，然后随炉冷却至室温，获得硅基陶瓷型芯。
2.如权利要求1所述的硅基陶瓷型芯，其特征在于，在烧结步骤之前还包括以下步骤：
干混：按预定比例称取硅酸锆、方石英、氧化钇、石英粉玻璃粉，置入混料机，混料至粉料充分混合均匀出料后103℃烘干至恒重，获得干粉；
配置增塑剂：按预定比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯加入真空搅蜡机中加热至融化后搅拌均匀，继续搅拌并抽真空20分钟，停止搅拌并保温静置5分钟后出料冷却，即得所需增塑剂；
湿混：按比例称取增塑剂并放入芯料搅拌机中，升温至增塑剂全部融化后，加入油酸，搅拌5min至油酸充分混入增塑剂中，分步加入干料，搅拌均匀，待干料全部加入后，抽真空继续搅拌2h，关闭真空泵，继续搅拌4h后出料冷却，获得湿料；
热压注成型：将湿料放入型芯压注机中，加热至熔化成型芯料浆后，根据型芯尺寸和结构控制注射温度为80℃、模具温度为35-50℃、注射压力为0.2-6MPa、保压时间为15-25s，将陶瓷料浆压注到所需模具中，制成湿芯待用；
修芯、整形：将湿芯修整、校型后，待烧结；
装钵：将湿芯放埋入装有高岭土填料的氧化铝烧钵中，芯距离钵壁1-3cm，距离钵底2-5cm，芯间距1-3cm，将匣钵放置在振动台上振动15-30s。
CN201611041106.1A 2016-11-24 2016-11-24 一种硅基陶瓷型芯及其制备方法 Active CN106747369B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611041106.1A CN106747369B (zh) 2016-11-24 2016-11-24 一种硅基陶瓷型芯及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611041106.1A CN106747369B (zh) 2016-11-24 2016-11-24 一种硅基陶瓷型芯及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106747369A CN106747369A (zh) 2017-05-31
CN106747369B true CN106747369B (zh) 2019-12-20

Family

ID=58975142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611041106.1A Active CN106747369B (zh) 2016-11-24 2016-11-24 一种硅基陶瓷型芯及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106747369B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108275988B (zh) * 2018-03-01 2021-01-15 辽宁航安特铸材料有限公司 一种改进的硅基陶瓷型芯制备方法
CN109293349A (zh) * 2018-11-27 2019-02-01 中航装甲科技有限公司 一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯及其制备方法
CN113354422A (zh) * 2020-03-04 2021-09-07 中国科学院金属研究所 一种用于单晶高温合金叶片的陶瓷型芯及其制备方法
CN112222362B (zh) * 2020-09-10 2021-10-29 中国科学院金属研究所 一种抗冷热冲击、抗高温蠕变且易脱除的硅基陶瓷型芯及其制备工艺
CN112239369B (zh) * 2020-10-20 2022-06-14 西安工程大学 一种梯度空心陶瓷型芯及其制备方法
CN115322009A (zh) * 2021-05-10 2022-11-11 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种大尺寸硅基陶瓷型芯及其制备方法
CN114349491A (zh) * 2022-01-19 2022-04-15 北航（四川）西部国际创新港科技有限公司 一种用于制备硅基陶瓷型芯的组合物、航空发动机硅基陶瓷型芯叶片及其制备方法
CN114907133B (zh) * 2022-05-07 2024-02-27 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 一种硅基陶瓷型芯材料、制备方法以及硅基陶瓷型芯

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102603275A (zh) * 2012-02-09 2012-07-25 北京昌航精铸技术有限公司 硅基陶瓷型芯的制备方法
CN103880406A (zh) * 2014-02-24 2014-06-25 哈尔滨工业大学 一种改进的氧化硅陶瓷型芯及其制备方法
CN104086161A (zh) * 2014-04-29 2014-10-08 中国科学院金属研究所 一种可调节热膨胀系数的硅基陶瓷型芯的制备方法
CN105732014A (zh) * 2016-03-01 2016-07-06 江苏金汇精铸陶瓷股份有限公司 一种硅基陶瓷型芯制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2505292A1 (en) * 2011-03-30 2012-10-03 Universitätsklinikum Freiburg Method for modifying an electrically non-conductive workpiece via spark erosion

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102603275A (zh) * 2012-02-09 2012-07-25 北京昌航精铸技术有限公司 硅基陶瓷型芯的制备方法
CN103880406A (zh) * 2014-02-24 2014-06-25 哈尔滨工业大学 一种改进的氧化硅陶瓷型芯及其制备方法
CN104086161A (zh) * 2014-04-29 2014-10-08 中国科学院金属研究所 一种可调节热膨胀系数的硅基陶瓷型芯的制备方法
CN105732014A (zh) * 2016-03-01 2016-07-06 江苏金汇精铸陶瓷股份有限公司 一种硅基陶瓷型芯制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"空心涡轮叶片用硅基陶瓷型芯的试验研究";郭新力;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》;20130215(第2期);摘要、第5-8、16-18、第33页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106747369A (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106747369B (zh) 一种硅基陶瓷型芯及其制备方法
CN102603275B (zh) 硅基陶瓷型芯的制备方法
KR102249919B1 (ko) 열팽창 계수 조절이 가능한 실리카계 세라믹 코어의 제조방법
CN105499499B (zh) 一种钛铝系金属间化合物铸件精密成型方法
CN105732014B (zh) 一种硅基陶瓷型芯制备方法
CN103242036B (zh) 一种复合陶瓷型芯制备工艺
CN101734910B (zh) 一种多孔氧化铝陶瓷型芯的制备方法
CN105127373B (zh) 一种双层壁空心叶片用空心陶瓷型芯的制备方法
CN103360079B (zh) 一种空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法
CN106079030B (zh) 一种粉末覆膜氧化钙基陶瓷铸型的快速制造方法
CN103880406B (zh) 一种改进的氧化硅陶瓷型芯的制备方法
CN110078484B (zh) 一种刚玉莫来石坩埚及其制备方法
CN102744366B (zh) 钛铝基及铌硅基合金定向凝固熔模精铸模壳的制备方法
CN104384452A (zh) 一种薄壁硅基陶瓷型芯制备工艺
CN105272181A (zh) 复合陶瓷型芯的制备工艺
CN105732007B (zh) 一种用于复杂零件制造的氧化钙基陶瓷铸型快速制备方法
CN102266906B (zh) 一种易脱除陶瓷型芯的制备方法
CN109293349A (zh) 一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯及其制备方法
CN101429045B (zh) 醋酸锆粘结氧化钇模壳及其制备方法
CN105418058B (zh) 一种低变形增韧硅基陶瓷型芯的制作方法
CN114249588A (zh) 重型燃机大尺寸定向空心叶片用氧化硅基陶瓷型芯及制备
CN104987083B (zh) 一种陶瓷型芯制备方法
CN107900286B (zh) 一种熔融石英陶瓷型壳制备方法
CN106083005B (zh) 高孔隙率易脱除硅基陶瓷型芯制备方法
CN104788082A (zh) 一种改进的氧化铝陶瓷型芯及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Li Shusuo

Inventor after: Yang Qian

Inventor after: Gong Shengkai

Inventor after: Pei Yanling

Inventor before: Li Shusuo

Inventor before: Yang Qian

Inventor before: Gong Shengkai

Inventor before: Pei Yanling

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20201118

Address after: 610015 No. 1, Building 3, 1, 366 Hubin Road North Section, Tianfu New District, Chengdu City, Sichuan Province

Patentee after: CHENGDU HANGDA NEW MATERIAL Co.,Ltd.

Address before: 100000 Haidian District, Xueyuan Road, No. 37,

Patentee before: BEIHANG University