CN109293349A - 一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯及其制备方法 - Google Patents
一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109293349A CN109293349A CN201811423835.2A CN201811423835A CN109293349A CN 109293349 A CN109293349 A CN 109293349A CN 201811423835 A CN201811423835 A CN 201811423835A CN 109293349 A CN109293349 A CN 109293349A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- ceramic core
- graphene
- ceramic
- plasticizer
- 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.)
- Pending
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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
- B22C9/101—Permanent cores
-
- 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
-
- 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
- C04B35/626—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
- C04B35/634—Polymers
- C04B35/63404—Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B35/63408—Polyalkenes
-
- 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
- C04B35/634—Polymers
- C04B35/63496—Bituminous materials, e.g. tar, pitch
-
- 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
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
- C04B2235/3463—Alumino-silicates other than clay, e.g. mullite
-
- 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
- C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
- C04B2235/422—Carbon
- C04B2235/425—Graphite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯材料，陶瓷型芯材料按质量百分比包括：77％～96.4％石英玻璃粉、3％～15％的莫来石粉、0.5％～3％的方石英粉、0.1％～5％的石墨烯以及占陶瓷型芯材料总质量10％～24％的增塑剂组合而成。本发明将具有优异力学性能及热性能的石墨烯材料引入陶瓷型芯材料体系。石墨烯材料提高了陶瓷型芯浆料的流动性、陶瓷型芯成型率、素胚强度及陶瓷型芯的高温强度。此外，本发明的陶瓷型芯压制合格率、烧结合格率均较高，陶瓷型芯抗冲击能力强，具有优异的高温抗变形能力和高温强度。
Description
技术领域
本发明属于本发明属于精密铸造领域，具体涉及一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯及其制备方法。
背景技术
航空发动机是工业王冠上的明珠，空心叶片由于处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位而被称为航空发动机的第一关键件。高性能发动机空心叶片制备需要经过几十道工序，陶瓷型芯是制备空心叶片的第一道工序，其作用是形成空心叶片的内腔，此工序直接影响叶片的壁厚和内腔尺寸精度，决定了叶片的合格率和铸造成本。新一代航空飞机研制需要使用更大推重比、冷却性能更佳的航空发动机，因而对空心叶片内腔结构、尺寸精度均提出了更高的要求。新一代航空发动机用陶瓷型芯制备主要存在以下难点：
1.型芯结构极其复杂，尺寸跨度大，存在诸多超薄结构设计。以前型号发动机应用的陶瓷型芯材料体系浆料流动性差、充型困难、成型率低，难以获得完整的陶瓷型芯；
2.陶瓷型芯素胚适温强度要求更高。传统陶瓷型芯材料素胚强度低，在起模、搬运、焙烧过程中易出现掉角、挂肉、断裂等现象，合格率极低。
3.陶瓷型芯需要在高温金属液中承受短时热冲击和长时间浸泡，对陶瓷型芯的高温性能提出了更高要求。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供了一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯及其制备方法，该陶瓷型芯流动性好、成型率高、素胚强度及高温性能好，解决了现有技术中氧化硅基陶瓷型芯成型难、素胚强度低、高温性能差的问题。
一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯材料，陶瓷型芯材料按质量百分比包括：77％～96.4％石英玻璃粉、3％～15％的莫来石粉、0.5％～3％的方石英粉、0.1％～5％的石墨烯以及占陶瓷型芯材料总质量10％～24％的增塑剂组合而成。
优选的，增塑剂为石蜡、蜂蜡、聚乙烯和石墨烯的混合物。
优选的，石墨烯为石墨烯、改性石墨烯或氧化石墨烯。
优选的，石英玻璃粉由200目、325目和500目的石英玻璃粉组成，其中500目的石英玻璃粉占总粉体重量的30％～50％。
优选的，石英玻璃粉、莫来石粉、方石英粉与石墨烯粉通过三维混料机进行混合。
本发明提供的一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯的制备方法包括以下步骤：
1)混粉：按比例称取熔融石英玻璃粉、莫来石粉、方石英粉、石墨烯粉体形成混合粉体，将混合粉体放入三维混料机中进行混粉，获得混合均匀，成分均一的陶瓷粉体；
2)配置增塑剂：按比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯，并将其加入到真空搅拌机中加热至融化后搅拌均匀，而后加入石墨烯粉继续搅拌12小时并抽真空30分钟。停止搅拌后静置10分钟出料冷却，制得增塑剂；
3)配料：按比例称取步骤2)制得的增塑剂，将其加入到真空搅拌机中加热至融化。分步加入步骤1)制得的陶瓷粉体，搅拌均匀，待陶瓷粉体全部加入后，搅拌24小时并抽真空2小时后停止搅拌，获得陶瓷型芯浆料；
4)成型：将陶瓷型芯浆料放入到陶瓷型芯压注机中，待料温与压注工艺温度一致时，将陶瓷型芯浆料压注到所需模具中，制成湿态陶瓷型芯；
5)焙烧：将湿态陶瓷型芯装入装有氧化铝填料的烧钵中，而后将烧钵放入箱式焙烧炉中进行焙烧。烧结制度：以0.1℃/min～3℃/min的升温速率升温至400℃，以0.5℃/min～5℃/min的升温速率升温至900℃～1000℃，以2℃/min～5℃/min的升温速率升温至1160℃～1250℃，保温2h～8h，以0.5℃/min～1℃/min的降温速率冷却到900℃～1000℃，然后随炉冷却至适温，获得氧化硅基石墨烯陶瓷型芯。
本发明有益效果为：
本发明的一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯及其制备方法，将具有优异力学性能及热性能的石墨烯材料引入陶瓷型芯材料体系。石墨烯材料提高了陶瓷型芯成型率、素胚强度及陶瓷型芯的高温性能，本发明的陶瓷型芯成型率≥90％，素胚强度≥10MPa，高温强度25MPa～40MPa，高温挠度≤0.5mm。压制合格率及素胚强度的提高使陶瓷型芯的制造成本降低30％以上，高温性能的提高将叶片的制造成本降低50％以上，本发明的应用具有极高的经济价值。
附图说明
图1.氧化硅基石墨烯陶瓷型芯的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。
一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯材料，陶瓷型芯材料按质量百分比包括：77％～96.4％石英玻璃粉、3％～15％的莫来石粉、0.5％～3％的方石英粉、0.1％～5％的石墨烯以及占陶瓷型芯材料总质量10％～24％的增塑剂组合而成。
优选的，增塑剂为石蜡、蜂蜡、聚乙烯和石墨烯的混合物。
优选的，石墨烯为石墨烯、改性石墨烯或氧化石墨烯。
优选的，石英玻璃粉由200目、325目和500目的石英玻璃粉组成，其中500目的石英玻璃粉占总粉体重量的30％～50％。
优选的，石英玻璃粉、莫来石粉、方石英粉与石墨烯粉通过三维混料机进行混合。
本发明提供的一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯的制备方法包括以下步骤：
1)混粉：按比例称取熔融石英玻璃粉、莫来石粉、方石英粉、石墨烯粉体形成混合粉体，将混合粉体放入三维混料机中进行混粉，获得混合均匀，成分均一的陶瓷粉体；
2)配置增塑剂：按比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯，并将其加入到真空搅拌机中加热至融化后搅拌均匀，而后加入石墨烯粉继续搅拌12小时并抽真空30分钟。停止搅拌后静置10分钟出料冷却，制得增塑剂；
3)配料：按比例称取步骤2)制得的增塑剂，将其加入到真空搅拌机中加热至融化。分步加入步骤1)制得的陶瓷粉体，搅拌均匀，待陶瓷粉体全部加入后，搅拌24小时并抽真空2小时后停止搅拌，获得陶瓷型芯浆料；
4)成型：将陶瓷型芯浆料放入到陶瓷型芯压注机中，待料温与压注工艺温度一致时，将陶瓷型芯浆料压注到所需模具中，制成湿态陶瓷型芯；
5)焙烧：将湿态陶瓷型芯装入装有氧化铝填料的烧钵中，而后将烧钵放入箱式焙烧炉中进行焙烧。烧结制度：以0.1℃/min～3℃/min的升温速率升温至400℃，以0.5℃/min～5℃/min的升温速率升温至900℃～1000℃，以2℃/min～5℃/min的升温速率升温至1160℃～1250℃，保温2h～8h，以0.5℃/min～1℃/min的降温速率冷却到900℃～1000℃，然后随炉冷却至适温，获得氧化硅基石墨烯陶瓷型芯。
另外，本发明优选的，增塑剂材料的化学组成按照质量百分比依次包括：石蜡93％～97％，蜂蜡1.5％～2％，聚乙烯1％～3％，改性石墨烯0.5％～2％。其作用效果为：提高了石蜡基增塑剂材料的适温性能及尺寸稳定性，压制陶瓷型芯成型率高，石墨烯在石蜡基增塑剂中均匀混合，以获得流动性好，成型率高的石墨烯增强石蜡基增塑剂材料。与常规石蜡基增塑剂材料相比，采用石墨烯增强石蜡基增塑剂材料制备的陶瓷型芯素胚收缩降低30％、素胚适温强度提高50％、素胚尺寸抗变形能力提高20％，成型率提高60％，陶瓷型芯素胚收缩可控制在0.1～0.3％，素胚适温强度可达10MPa以上，变形率低于10％，成型率高达90％以上。
另外，本发明优选的，改性石墨烯采用现有技术中的成熟产品。
为了更清楚地描述本发明的石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法，下面提供几种实施例：
实施例1
一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯材料，按照质量百分比的化学组成为：200目的石英玻璃粉35％，325目石英玻璃粉12％，500目石英玻璃粉30％，莫来石粉15％，方石英粉3％，石墨烯粉5％。添加占粉体总质量10％的增塑剂。其中，增塑剂由石蜡、蜂蜡、聚乙烯和石墨烯组成。
陶瓷型芯的制备方法，包括：
1)混粉：按照上述质量百分比，将熔融石英玻璃粉、莫来石粉、方石英粉、石墨烯粉体形成混合粉体，将混合粉体放入三维混料机中进行混粉，获得混合均匀，成分均一的陶瓷粉体；
2)配置增塑剂：按比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯，并将其加入到真空搅拌机中加热至融化后搅拌均匀，而后加入石墨烯粉继续搅拌12小时并抽真空30分钟。停止搅拌后静置10分钟出料冷却，制得增塑剂；
3)配料：按比例称取步骤2)制得的增塑剂，将其加入到真空搅拌机中加热至融化，而后分步加入步骤1)制得的陶瓷粉体，搅拌均匀，待陶瓷粉体全部加入后，搅拌24小时并抽真空2小时后停止搅拌，获得陶瓷型芯浆料；
4)成型：将陶瓷型芯浆料放入到陶瓷型芯压注机中，待料温与压注工艺温度一致时，将陶瓷型芯浆料压注到所需模具中，制成湿态陶瓷型芯；
5)焙烧：将湿态陶瓷型芯装入装有氧化铝填料的烧钵中，而后将烧钵放入箱式焙烧炉中进行焙烧。烧结制度：以0.1℃/min的升温速率升温至400℃；以0.5℃/min的升温速率升温至900℃；以2℃/min的升温速率升温至1250℃，保温2h，以0.5℃/min的降温速率冷却到900℃，然后随炉冷却至适温，获得氧化硅基石墨烯陶瓷型芯。
采用本实施例制备的氧化硅基石墨烯陶瓷型芯成型率为95％，素胚强度15MPa，高温强度为39.5MPa，高温挠度为0.05mm。该陶瓷型芯适用于内腔结构复杂、浇注温度≥1580℃、内腔尺寸精度极高的单晶空心叶片制造使用。
实施例2
一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯材料，按照质量百分比的化学组成为：200目的熔融石英玻璃粉40％，325目熔融石英玻璃粉10％，500目熔融石英玻璃粉40％，莫来石粉8％，方石英粉1％，石墨烯粉1％。添加占粉体总质量10％的增塑剂。其中，增塑剂由石蜡、蜂蜡、聚乙烯和石墨烯组成。
陶瓷型芯的制备方法，包括：
1)混粉：按照上述质量百分比，将熔融石英玻璃粉、莫来石粉、方石英粉、石墨烯粉体形成混合粉体，将混合粉体放入三维混料机中进行混粉，获得混合均匀，成分均一的陶瓷粉体；
2)配置增塑剂：按比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯，并将其加入到真空搅拌机中加热至融化后搅拌均匀，而后加入石墨烯粉继续搅拌12小时并抽真空30分钟。停止搅拌后静置10分钟出料冷却，制得增塑剂；
3)配料：按比例称取步骤2)制得的增塑剂，将其加入到真空搅拌机中加热至融化，而后分步加入步骤1)制得的陶瓷粉体，搅拌均匀，待陶瓷粉体全部加入后，搅拌24小时并抽真空2小时后停止搅拌，获得陶瓷型芯浆料；
4)成型：将陶瓷型芯浆料放入到陶瓷型芯压注机中，待料温与压注工艺温度一致时，将陶瓷型芯浆料压注到所需模具中，制成湿态陶瓷型芯；
5)焙烧：将湿态陶瓷型芯装入装有氧化铝填料的烧钵中，而后将烧钵放入箱式焙烧炉中进行焙烧。烧结制度：以0.8℃/min的升温速率升温至400℃；以1℃/min的升温速率升温至950℃；以3℃/min的升温速率升温至1200℃，保温4h，以0.8℃/min的降温速率冷却到950℃，然后随炉冷却至适温，获得氧化硅基石墨烯陶瓷型芯。
采用本实施例制备的氧化硅基石墨烯陶瓷型芯成型率为93.5％，素胚强度12.6MPa，高温强度为28.2MPa，高温挠度为0.3mm。该陶瓷型芯适用于内腔结构复杂、浇注温度1550℃～1580℃、内腔尺寸精度极高的单晶空心叶片制造使用。
实施例3
一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯材料，按照质量百分比的化学组成为：200目的石英玻璃粉36.4％，325目石英玻璃粉10％，500目石英玻璃粉50％，莫来石粉3％，方石英0.5％，石墨烯0.1％。添加占粉体总质量24％的增塑剂。其中，增塑剂由石蜡、蜂蜡、聚乙烯和石墨烯组成。
陶瓷型芯的制备方法，包括：
1)混粉：按照上述质量百分比，将熔融石英玻璃粉、莫来石粉、方石英粉、石墨烯粉形成混合粉体，将混合粉体放入三维混料机中进行混粉，获得混合均匀，成分均一的陶瓷粉体；
2)配置增塑剂：按比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯，并将其加入到真空搅拌机中加热至融化后搅拌均匀，而后加入石墨烯粉继续搅拌12小时并抽真空30分钟。停止搅拌后静置10分钟出料冷却，制得增塑剂；
3)配料：按比例称取步骤2)制得的增塑剂，将其加入到真空搅拌机中加热至融化，而后分步加入步骤1)制得的陶瓷粉体，搅拌均匀，待陶瓷粉体全部加入后，搅拌24小时并抽真空2小时后停止搅拌，获得陶瓷型芯浆料；
4)成型：将陶瓷型芯浆料放入到陶瓷型芯压注机中，待料温与压注工艺温度一致时，将陶瓷型芯浆料压注到所需模具中，制成湿态陶瓷型芯；
5)焙烧：将湿态陶瓷型芯装入装有氧化铝填料的烧钵中，而后将烧钵放入箱式焙烧炉中进行焙烧。烧结制度：以3℃/min的升温速率升温至400℃；以5℃/min的升温速率升温至1000℃；以5℃/min的升温速率升温至1180℃，保温8h，以1℃/min的降温速率冷却到1000℃，然后随炉冷却至适温，获得氧化硅基石墨烯陶瓷型芯。
采用本实施例制备的氧化硅基石墨烯陶瓷型芯成型率为90.5％，素胚强度10MPa，高温强度为21MPa，高温挠度为0.9mm。该陶瓷型芯适用于内腔结构相对简单、浇注温度<1550℃、内腔尺寸精度较高的单晶空心叶片制造使用。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯材料，其特征在于：陶瓷型芯材料按质量百分比包括：由77％～96.4％的石英玻璃粉、3％～15％的莫来石粉、0.5％～3％的方石英粉、0.1％～5％的石墨烯粉以及占陶瓷型芯材料总质量10％～24％的增塑剂组合而成。
2.根据权利要求1所述的一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯，其特征在于：所述增塑剂为石蜡、蜂蜡、聚乙烯和石墨烯的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯，其特征在于：所述石墨烯粉为石墨烯、改性石墨烯及氧化石墨烯。
4.根据权利要求1所述的一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯，其特征在于：所述石英玻璃粉由200目、325目和500目的石英玻璃粉组成，其中500目的石英玻璃粉占全部石英玻璃粉总重量的30％～50％。
5.根据权利要求1所述的一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯，其特征在于：所述石英玻璃粉、莫来石粉、方石英粉与石墨烯粉通过三维混料机进行混合。
6.一种如权利要求1所述的氧化硅基石墨烯陶瓷型芯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)混粉：按比例称取熔融石英玻璃粉、莫来石粉、方石英粉、石墨烯粉体形成混合粉体，将混合粉体放入三维混料机中进行混粉，获得混合均匀，成分均一的陶瓷粉体；
2)配置增塑剂：按比例称取石蜡、蜂蜡、聚乙烯，并将其加入到真空搅拌机中加热至融化后搅拌均匀，而后加入石墨烯粉继续搅拌12小时并抽真空30分钟。停止搅拌后静置10分钟出料冷却，制得增塑剂；
3)配料：按比例称取步骤2)制得的增塑剂，将其加入到真空搅拌机中加热至融化。分步加入步骤1)制得的陶瓷粉体，搅拌均匀，待陶瓷粉体全部加入后，搅拌24小时并抽真空2小时后停止搅拌，获得陶瓷型芯浆料；
4)成型：将陶瓷型芯浆料放入到陶瓷型芯压注机中，待料温与压注工艺温度一致时，将陶瓷型芯浆料压注到所需模具中，制成湿态陶瓷型芯；
5)焙烧：将湿态陶瓷型芯装入装有氧化铝填料的烧钵中，而后将烧钵放入箱式焙烧炉中进行焙烧。烧结制度：以0.1℃/min～3℃/min的升温速率升温至400℃，以0.5℃/min～5℃/min的升温速率升温至900℃～1000℃，以2℃/min～5℃/min的升温速率升温至1160℃～1250℃，保温2h～8h，以0.5℃/min～1℃/min的降温速率冷却到900℃～1000℃，然后随炉冷却至室温，获得氧化硅基石墨烯陶瓷型芯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811423835.2A CN109293349A (zh) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811423835.2A CN109293349A (zh) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109293349A true CN109293349A (zh) | 2019-02-01 |
Family
ID=65144105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811423835.2A Pending CN109293349A (zh) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109293349A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112222362A (zh) * | 2020-09-10 | 2021-01-15 | 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 |
| CN112390633A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-02-23 | 中航装甲科技有限公司 | 一种ZrB2纳米粉体增强氧化硅基陶瓷型芯及其制备方法 |
| CN114656263A (zh) * | 2020-12-23 | 2022-06-24 | 兴化市兴东铸钢有限公司 | 一种抗形变高可塑性硅基陶瓷型芯的矿化剂原料配比选择方法 |
| WO2022134889A1 (zh) * | 2020-12-25 | 2022-06-30 | 惠州市新泓威科技有限公司 | 可发热的石墨烯多孔陶瓷、雾化芯及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102019346A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-04-20 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种扩压器快速成型蜡件的制备方法 |
| CN102179477A (zh) * | 2011-04-14 | 2011-09-14 | 中南大学 | 一种添加方石英的硅基陶瓷型芯 |
| DE102013114628A1 (de) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | Deutsches Zentrum Für Luft- Und Raumfahrt | Verfahren zum Herstellen von endkonturnah geformten Siliciumcarbid-Keramiken |
| CN104788082A (zh) * | 2015-04-08 | 2015-07-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种改进的氧化铝陶瓷型芯及其制备方法 |
| CN105174722A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-23 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料 |
| CN106747369A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-31 | 北京航空航天大学 | 一种硅基陶瓷型芯及其制备方法 |
| CN108676370A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-10-19 | 东莞恒天新材料有限公司 | 基于石墨烯的3d打印非光固化模型蜡及其合成方法 |
-
2018
- 2018-11-27 CN CN201811423835.2A patent/CN109293349A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102019346A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-04-20 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种扩压器快速成型蜡件的制备方法 |
| CN102179477A (zh) * | 2011-04-14 | 2011-09-14 | 中南大学 | 一种添加方石英的硅基陶瓷型芯 |
| DE102013114628A1 (de) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | Deutsches Zentrum Für Luft- Und Raumfahrt | Verfahren zum Herstellen von endkonturnah geformten Siliciumcarbid-Keramiken |
| CN104788082A (zh) * | 2015-04-08 | 2015-07-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种改进的氧化铝陶瓷型芯及其制备方法 |
| CN105174722A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-23 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料 |
| CN106747369A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-31 | 北京航空航天大学 | 一种硅基陶瓷型芯及其制备方法 |
| CN108676370A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-10-19 | 东莞恒天新材料有限公司 | 基于石墨烯的3d打印非光固化模型蜡及其合成方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 常启兵: "《复合材料：案例式》", 30 September 2018, 江苏凤凰制版有限公司 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112222362A (zh) * | 2020-09-10 | 2021-01-15 | 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 |
| CN112390633A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-02-23 | 中航装甲科技有限公司 | 一种ZrB2纳米粉体增强氧化硅基陶瓷型芯及其制备方法 |
| CN114656263A (zh) * | 2020-12-23 | 2022-06-24 | 兴化市兴东铸钢有限公司 | 一种抗形变高可塑性硅基陶瓷型芯的矿化剂原料配比选择方法 |
| WO2022134889A1 (zh) * | 2020-12-25 | 2022-06-30 | 惠州市新泓威科技有限公司 | 可发热的石墨烯多孔陶瓷、雾化芯及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109293349A (zh) | 一种氧化硅基石墨烯陶瓷型芯及其制备方法 | |
| CN102603275B (zh) | 硅基陶瓷型芯的制备方法 | |
| CN1326803C (zh) | 一种空心铸件陶瓷型芯及其制备方法 | |
| CN106747369B (zh) | 一种硅基陶瓷型芯及其制备方法 | |
| Gromada et al. | Ceramic cores for turbine blades via injection moulding | |
| CN102079653B (zh) | 航空发动机叶片用硅基陶瓷型芯的制备方法 | |
| CN105732014B (zh) | 一种硅基陶瓷型芯制备方法 | |
| CN101734910B (zh) | 一种多孔氧化铝陶瓷型芯的制备方法 | |
| CN101386546B (zh) | 精铸用自反应氧化铝基复合陶瓷型芯及其制备方法 | |
| CN104387038B (zh) | 一种改善氧化铝陶瓷型芯高温性能的方法 | |
| CN110078484B (zh) | 一种刚玉莫来石坩埚及其制备方法 | |
| CN102179477B (zh) | 一种添加方石英的硅基陶瓷型芯 | |
| CN106145969A (zh) | 陶瓷粉末组合物、直孔陶瓷过滤器及其制备方法 | |
| CN104384452A (zh) | 一种薄壁硅基陶瓷型芯制备工艺 | |
| CN104043770B (zh) | 一种烧结陶瓷型芯用填料粉 | |
| CN109467419A (zh) | 一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法 | |
| CN105272181A (zh) | 复合陶瓷型芯的制备工艺 | |
| CN109384460A (zh) | 一种氧化硅-石墨烯复合陶瓷型芯及其制备方法 | |
| CN102976720B (zh) | 一种石英陶瓷制品的制备方法 | |
| CN112390633A (zh) | 一种ZrB2纳米粉体增强氧化硅基陶瓷型芯及其制备方法 | |
| CN100383081C (zh) | 采用纳米二氧化硅的复合陶瓷型芯材料 | |
| CN105418058B (zh) | 一种低变形增韧硅基陶瓷型芯的制作方法 | |
| CN109047649B (zh) | 一种提高钛合金铸造充型性能的石墨铸型及其制备方法 | |
| CN104496521B (zh) | 一种制备Si3N4/BAS泡沫陶瓷材料的方法 | |
| CN102718510B (zh) | 不烧钢包底吹氩透气砖及其制备工艺 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190201 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |