CN109467419A - 一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109467419A
CN109467419A CN201811423857.9A CN201811423857A CN109467419A CN 109467419 A CN109467419 A CN 109467419A CN 201811423857 A CN201811423857 A CN 201811423857A CN 109467419 A CN109467419 A CN 109467419A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ceramic core
powder
graphene
alumina based
ceramic
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
Application number
CN201811423857.9A
Other languages
English (en)
Inventor
范红娜
齐长见
刘普
宋卓
刘洋
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.)
Avic Armor Technology Ltd
Original Assignee
Avic Armor Technology Ltd
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 Avic Armor Technology Ltd filed Critical Avic Armor Technology Ltd
Priority to CN201811423857.9A priority Critical patent/CN109467419A/zh
Publication of CN109467419A publication Critical patent/CN109467419A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • C04B35/10—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 aluminium oxide
    • C04B35/111—Fine ceramics
    • C04B35/117—Composites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04—Use of lost patterns
    • 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
    • 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
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation 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
    • C04B2235/34—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
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • 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
    • 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
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • 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
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • 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
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5454—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof nanometer sized, i.e. below 100 nm
    • 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
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6022—Injection moulding
    • 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
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • 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
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • 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
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法，将氧化铝陶瓷粉末与石墨烯粉末使用三维混料机进行混合，获得混合均一的氧化铝基陶瓷型芯粉体。将陶瓷粉体与增塑剂混合配置成所需的陶瓷浆料，使用热压注成型方法压制出湿态的陶瓷型芯样品，而后将获得的湿态陶瓷型芯在惰性气氛保护下烧结，获得石墨烯增强的氧化铝基陶瓷型芯。本发明创新性地将具有优异力学性能及热性能的石墨烯材料引入氧化铝基陶瓷型芯材料体系，所提供的石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯材料制备工艺简单易行，可操作性强，所制备的陶瓷型芯具有优异的高温性能且易于溶除。该陶瓷型芯能够满足单晶空心叶片的制备使用需要，且可保证叶片的尺寸精度和合格率。

Description

一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法
技术领域
本发明属于精密铸造领域，具体涉及一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法。
背景技术
陶瓷型芯能够形成空心铸件的复杂内腔结构，被作为熔模铸造空心铸件的转接件而使用。 特别是随着航空涡轮发动机高温合金空心叶片制造技术的发展，为了有效的提高叶片的气冷 效率，空心叶片的冷却通道设计得极其复杂，其内部结构也比较细微，而制造此类空心叶片 的关键是要制备出满足其要求的陶瓷型芯。因此，新的陶瓷型芯材料和新的制备工艺的研发 迫在眉睫。
氧化铝基陶瓷型芯以氧化铝粉为基体材料，通过添加MgO、SiO2、TiO2及稀土氧化物作 为矿化剂，促进烧结。矿化剂加入容易导致氧化铝陶瓷型芯的高温性能下降，比如高温强度 和高温挠度等。目前常用的氧化铝基陶瓷型芯高温强度在10MPa以下，高温挠度≤0.5mm， 严重影响叶片的尺寸精度和浇注合格率。此外，由于氧化铝材料化学性质较为稳定，难与酸 碱等物质发生反应，随着叶片内腔结构越来越复杂，氧化铝陶瓷型芯的脱除越来越成为制约 其使用的瓶颈。为解决氧化铝陶瓷型芯高温性能差，脱芯难的问题，需要向氧化铝基陶瓷型 芯体系中引入其他物质，以增强氧化铝陶瓷型芯在高温条件下的使用性能及化学溶除性。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供了一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯 及其制备方法，该陶瓷型芯制备工艺简单易行，可操作性强，所制备的氧化铝基陶瓷型芯具 有优异的高温性能且易于溶除。该陶瓷型芯能够满足单晶空心叶片的制备使用需要，且能保 证叶片的尺寸精度和合格率。
一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯，陶瓷型芯材料的化学组成包括按照重量百分比分配 的：氧化铝陶瓷粉90％～95％，氧化硅粉4.5％～8％，石墨烯粉0.5％～2％，增塑剂15％～ 24％。
本发明优选的，石墨烯粉为纳米级、亚微米级及微米级尺寸。
本发明优选的，氧化铝陶瓷粉为200目氧化铝陶瓷粉和325目氧化铝陶瓷粉的混合物。
本发明优选的，氧化硅粉为纳米氧化硅粉。
一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氧化铝陶瓷粉、氧化硅粉、石墨烯粉按照的重量百分比使用三维混料机进行混合， 制成混合均匀成分均一的陶瓷粉体。
(2)添加占陶瓷粉体质量15％～24％的增塑剂，先将增塑剂溶化后，再将陶瓷粉体逐 步加入到增塑剂中，待陶瓷粉体全部加入后，继续搅拌10h～20h制得陶瓷型芯浆料。
(3)采用热压注成型方法制备陶瓷型芯，将在步骤(2)中获得的陶瓷型芯浆料装入压 注设备中，在模具中获得所需的湿态陶瓷型芯，注射压力为2MPa～4MPa，并保压10s～30s；
(4)将在步骤(3)中获得的湿态陶瓷型芯在惰性气氛保护下进行烧结，采用的烧结工 艺机制为：a、以1℃/min～2℃/min的升温速率加热至400℃～500℃，进行排蜡工艺；b、而后以2℃/min～3℃/min的升温速率加热1000℃～1200℃，并保温2h～6h，完成低温预 烧结；c、再以不高于3℃/min～5℃/min的升温速率加热到1400℃～1600℃进行高温烧结 处理，保温时间为3h～8h；d、最后烧结完成后随炉冷却，从而获得石墨烯增强氧化铝基陶 瓷型芯。
本发明有益效果为：
本发明的一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯，将具有优异力学性能及热性能的石墨烯材 料引入氧化铝基陶瓷型芯材料体系，石墨烯材料提高了氧化铝基陶瓷型芯的高温性能及溶蚀 性能、提高了叶片成品率及脱芯效率，解决了氧化铝陶瓷型芯脱除困难问题。石墨烯材料使 氧化铝基陶瓷型芯的高温强度从10MPa提升到15MPa～30MPa，高温挠度从≤0.5mm进一步 降低到≤0.3mm，气孔率从30％～50％提升到45％～55％。高温强度提升增强了陶瓷型芯的抗 高温金属冲击能力，用于叶片浇注时断芯率降低30％；高温挠度的降低改善了陶瓷型芯的高 温抗变形能力，用于叶片浇注时偏芯率降低30％；气孔率的提升使叶片的脱芯效率提高20％ 以上。本发明的一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯适用于浇注条件苛刻、尺寸要求严格、内 腔结构复杂的空心叶片使用。
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。
一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯，陶瓷型芯材料的化学组成包括按照重量百分比分配 的：氧化铝陶瓷粉90％～95％，氧化硅粉4.5％～8％，石墨烯粉0.5％～2％，增塑剂15％～ 24％。
本发明优选的，石墨烯粉为纳米级、亚微米级及微米级尺寸。
本发明优选的，氧化铝陶瓷粉为200目氧化铝陶瓷粉和325目氧化铝陶瓷粉的混合物。
本发明优选的，氧化硅粉为纳米氧化硅粉。
一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氧化铝陶瓷粉、氧化硅粉、石墨烯粉按照的重量百分比使用三维混料机进行混合， 制成混合均匀成分均一的陶瓷粉体。
(2)添加占陶瓷粉体质量15％～24％的增塑剂，先将增塑剂溶化后，再将陶瓷粉体逐 步加入到增塑剂中，待陶瓷粉体全部加入后，继续搅拌10h～20h制得陶瓷型芯浆料。
(3)采用热压注成型方法制备陶瓷型芯，将在步骤(2)中获得的陶瓷型芯浆料装入压 注设备中，在模具中获得所需的湿态陶瓷型芯，注射压力为2MPa～4MPa，并保压10s～30s；
(4)将在步骤(3)中获得的湿态陶瓷型芯在惰性气氛保护下进行烧结，采用的烧结工 艺机制为：a、以1℃/min～2℃/min的升温速率加热至400℃～500℃，进行排蜡工艺；b、而后以2℃/min～3℃/min的升温速率加热1000℃～1200℃，并保温2h～6h，完成低温预 烧结；c、再以不高于3℃/min～5℃/min的升温速率加热到1400℃～1600℃进行高温烧结 处理，保温时间为3h～8h；d、最后烧结完成后随炉冷却，从而获得石墨烯增强氧化铝基陶 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％、素胚室温强 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％，素胚室温强度可达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
一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯，采用包括下述原料制备：200目氧化铝粉45％，325 目氧化铝粉45％，纳米氧化硅粉8％，亚微米级石墨烯粉2％。添加占陶瓷粉体质量15％的增 塑剂。
陶瓷型芯的制备方法，包括：
(1)将氧化铝陶瓷粉、氧化硅粉及石墨烯粉使用三维混料机进行混合，制成混合均匀， 成分均一的陶瓷粉体。
(2)添加占陶瓷粉体质量15％的增塑剂，将增塑剂溶化后，将陶瓷粉体逐步加入到增 塑剂中，陶瓷粉体全部加入后，继续搅拌10h制得陶瓷型芯浆料。
(3)采用热压注成型方法制备陶瓷型芯，将在步骤(1)中获得的原料装入压注设备中， 在模具中获得所需的湿态陶瓷型芯，注射压力为2MPa，并保压10s；
(4)将在步骤(3)中获得的湿态陶瓷型芯在惰性气氛保护下进行烧结，采用的烧结工 艺机制为：首先以1℃/min的升温速率加热400℃，进行排蜡工艺；以2℃/min的升温速率加热1000℃，并保温2h，完成低温预烧结；接着以3℃/min的升温速率加热到1600℃进行 高温烧结处理，保温时间为3h，烧结完成后随炉冷却，从而获得石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯。
采用本实施例制备的石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯高温强度为28.6MPa，高温挠度为 0.12mm，气孔率为46.2％。
实施例2
一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯，采用包括下述原料制备：200目氧化铝粉46％，325 目氧化铝粉46％，纳米氧化硅粉6.5％，亚微米级石墨烯粉1.5％。添加占陶瓷粉体质量18％ 的增塑剂。
陶瓷型芯的制备方法，包括：
(1)将氧化铝陶瓷粉、氧化硅粉及石墨烯粉使用三维混料机进行混合，制成混合均匀， 成分均一的陶瓷粉体。
(2)添加占陶瓷粉体质量18％的增塑剂，将增塑剂溶化后，将陶瓷粉体逐步加入到增 塑剂中，陶瓷粉体全部加入后，继续搅拌15h制得陶瓷型芯浆料。
(3)采用热压注成型方法制备陶瓷型芯，将在步骤(1)中获得的原料装入压注设备中， 在模具中获得所需的湿态陶瓷型芯，注射压力为2.5MPa，并保压180s。
(4)将在步骤(3)中获得的湿态陶瓷型芯在惰性气氛保护下进行烧结，采用的烧结工 艺机制为：首先以1.2℃/min的升温速率加热450℃，进行排蜡工艺；以2.4℃/min的升温速率加热1100℃，并保温3h，完成低温预烧结；接着以3.2℃/min的升温速率加热到1550℃进行高温烧结处理，保温时间为4h，烧结完成后随炉冷却，从而获得石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯。
采用本实施例制备的石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯高温强度为28.6MPa，高温挠度为 0.12mm，气孔率为46.2％。
实施例3
一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯，采用包括下述原料制备：200目氧化铝粉47％，325 目氧化铝粉46％，纳米氧化硅粉6％，亚微米级石墨烯粉1％。添加占陶瓷粉体质量19％的增 塑剂。
陶瓷型芯的制备方法，包括：
(1)将氧化铝陶瓷粉、氧化硅粉及石墨烯粉使用三维混料机进行混合，制成混合均匀， 成分均一的陶瓷粉体。
(2)添加占陶瓷粉体质量19％的增塑剂，将增塑剂溶化后，将陶瓷粉体逐步加入到增塑 剂中，陶瓷粉体全部加入后，继续搅拌16h制得陶瓷型芯浆料。
(3)采用热压注成型方法制备陶瓷型芯，将在步骤(1)中获得的原料装入压注设备中， 在模具中获得所需的湿态陶瓷型芯，注射压力为2.8MPa，并保压20s。
(4)将在步骤(3)中获得的湿态陶瓷型芯在惰性气氛保护下进行烧结，采用的烧结工 艺机制为：首先以1.5℃/min的升温速率加热480℃，进行排蜡工艺，以2.5℃/min的升温速率 加热1150℃，并保温3.5h，完成低温预烧结；以3.5℃/min的升温速率加热到1450℃进行高 温烧结处理，保温时间为4.5h；烧结完成后随炉冷却，从而获得石墨烯增强氧化铝基陶瓷型 芯。
采用本实施例制备的石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯高温强度为21.2MPa，高温挠度为 0.21mm，气孔率为52.1％。
实施例4
一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯，采用包括下述原料制备：200目氧化铝粉47％，325 目氧化铝粉47％，纳米氧化硅粉5.2％，亚微米级石墨烯粉0.8％。添加占陶瓷粉体质量20％ 的增塑剂。
陶瓷型芯的制备方法，包括：
(1)将氧化铝陶瓷粉、氧化硅粉及石墨烯粉使用三维混料机进行混合，制成混合均匀， 成分均一的陶瓷粉体。
(2)添加占陶瓷粉体质量20％的增塑剂，将增塑剂溶化后，将陶瓷粉体逐步加入到增塑 剂中，陶瓷粉体全部加入后，继续搅拌18h制得陶瓷型芯浆料。
(3)采用热压注成型方法制备陶瓷型芯，将在步骤(1)中获得的原料装入压注设备中， 在模具中获得所需的湿态陶瓷型芯，注射压力为3MPa，并保压28s。
(4)将在步骤(3)中获得的湿态陶瓷型芯在惰性气氛保护下进行烧结，采用的烧结工 艺机制为：首先以1.6℃/min的升温速率加热485℃，进行排蜡工艺，以2.6℃/min的升温速率 加热1185℃，并保温4.2h，完成低温预烧结；以4℃/min的升温速率加热到1400℃进行高温 烧结处理，保温时间为5h；烧结完成后随炉冷却，从而获得石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯。
采用本实施例制备的石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯高温强度为21.2MPa，高温挠度为 0.21mm，气孔率为52.1％。
实施例5
一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯，采用包括下述原料制备：200目氧化铝粉47％，325 目氧化铝粉48％，纳米氧化硅粉4.5％，亚微米级石墨烯粉0.5％。添加占陶瓷粉体质量24％ 的增塑剂。
陶瓷型芯的制备方法，包括：
(1)将氧化铝陶瓷粉、氧化硅粉及石墨烯粉使用三维混料机进行混合，制成混合均匀， 成分均一的陶瓷粉体。
(2)添加占陶瓷粉体质量24％的增塑剂，将增塑剂溶化后，将陶瓷粉体逐步加入到增塑 剂中，陶瓷粉体全部加入后，继续搅拌20h制得陶瓷型芯浆料。
(3)采用热压注成型方法制备陶瓷型芯，将在步骤(1)中获得的原料装入压注设备中， 在模具中获得所需的湿态陶瓷型芯，注射压力为4MPa，并保压30s。
(4)将在步骤(3)中获得的湿态陶瓷型芯在惰性气氛保护下进行烧结，采用的烧结工 艺机制为：首先以2℃/min的升温速率加热500℃，进行排蜡工艺，以3℃/min的升温速率加 热1200℃，并保温6h，完成低温预烧结；接着以5℃/min的升温速率加热到1400℃进行高温 烧结处理，保温时间为8h；烧结完成后随炉冷却，从而获得石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯。
采用该方法制备的石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯高温强度为15.2MPa，高温挠度为0.25 mm，气孔率为54.2％。
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 (5)

1.一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯，其特征在于：所述陶瓷型芯材料的化学组成包括按照重量百分比分配的：氧化铝陶瓷粉90％～95％，氧化硅粉4.5％～8％，石墨烯粉0.5％～2％，增塑剂15％～24％。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯，其特征在于：所述石墨烯粉为纳米级、亚微米级及微米级尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯，其特征在于：所述氧化铝陶瓷粉为280目氧化铝陶瓷粉和325目氧化铝陶瓷粉的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯，其特征在于：所述氧化硅粉为纳米氧化硅粉。
5.一种如权利要求1所述的石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将氧化铝陶瓷粉、氧化硅粉、石墨烯粉按照所述的重量百分比使用三维混料机进行混合，制成混合均匀成分均一的陶瓷粉体；
(2)添加占陶瓷粉体质量15％～24％的增塑剂，先将增塑剂溶化后，再将陶瓷粉体逐步加入到增塑剂中，待陶瓷粉体全部加入后，继续搅拌10h～20h制得陶瓷型芯浆料；
(3)采用热压注成型方法制备陶瓷型芯，将在所述步骤(2)中获得的陶瓷型芯浆料装入压注设备中，在模具中获得所需的湿态陶瓷型芯，注射压力为2MPa～4MPa，并保压10s～30s；
(4)将在所述步骤(3)中获得的湿态陶瓷型芯在惰性气氛保护下进行烧结，采用的烧结工艺机制为：a、以1℃/min～2℃/min的升温速率加热至400℃～500℃，进行排蜡工艺；b、而后以2℃/min～3℃/min的升温速率加热1000℃～1200℃，并保温2h～6h，完成低温预烧结；c、再以不高于3℃/min～5℃/min的升温速率加热到1400℃～1600℃进行高温烧结处理，保温时间为3h～8h；d、最后烧结完成后随炉冷却，从而获得石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯。
CN201811423857.9A 2018-11-27 2018-11-27 一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法 Pending CN109467419A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811423857.9A CN109467419A (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811423857.9A CN109467419A (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109467419A true CN109467419A (zh) 2019-03-15

Family

ID=65674488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811423857.9A Pending CN109467419A (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109467419A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110528076A (zh) * 2019-10-08 2019-12-03 四川大学 一种蓝宝石及石墨烯掺杂生成蓝宝石的方法
CN110789060A (zh) * 2019-11-12 2020-02-14 泉州市康电光电科技有限公司 一种石墨烯超导体及其制备工艺
CN111978074A (zh) * 2020-07-31 2020-11-24 西安欧中材料科技有限公司 一种碳纳米管增强的多孔陶瓷型芯及其制备方法
CN112239369A (zh) * 2020-10-20 2021-01-19 西安工程大学 一种梯度空心陶瓷型芯及其制备方法
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
CN112608136A (zh) * 2020-12-19 2021-04-06 西北工业大学 一种高气孔率陶瓷型芯的光固化3d打印制造方法
CN115477532A (zh) * 2022-10-12 2022-12-16 上海烟草机械新场铸造有限责任公司 一种铸造铝合金用水溶性精密陶瓷型芯制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49103829A (zh) * 1973-02-08 1974-10-01
GB1602025A (en) * 1977-10-06 1981-11-04 Gen Electric Composition for fired ceramic articles
CN101077836A (zh) * 2007-06-19 2007-11-28 西安交通大学 一种氧化铝基陶瓷型芯的制造方法
CN101229975A (zh) * 2008-01-04 2008-07-30 西北工业大学 氧化铝陶瓷型芯的制作方法以及脱芯方法
CN102351519A (zh) * 2011-07-22 2012-02-15 丹阳市精密合金厂有限公司 一种浇注陶瓷型芯及其制备方法
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
CN108774052A (zh) * 2018-06-11 2018-11-09 三峡大学 一种含有石墨烯的石墨/陶瓷导电复合材料及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49103829A (zh) * 1973-02-08 1974-10-01
GB1602025A (en) * 1977-10-06 1981-11-04 Gen Electric Composition for fired ceramic articles
CN101077836A (zh) * 2007-06-19 2007-11-28 西安交通大学 一种氧化铝基陶瓷型芯的制造方法
CN101229975A (zh) * 2008-01-04 2008-07-30 西北工业大学 氧化铝陶瓷型芯的制作方法以及脱芯方法
CN102351519A (zh) * 2011-07-22 2012-02-15 丹阳市精密合金厂有限公司 一种浇注陶瓷型芯及其制备方法
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
CN108774052A (zh) * 2018-06-11 2018-11-09 三峡大学 一种含有石墨烯的石墨/陶瓷导电复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M.F. ZAWRAH ET.AL: "In-situ formation of Al2O3/Al core-shell from waste material: Production of porous composite improved by graphene", 《CERAMICS INTERNATIONAL》 *
PILAR MIRANZO ET.AL: "From bulk to cellular structures: A review on ceramic/graphene filler composites", 《JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY》 *
李建林 等: "陶瓷/石墨烯块体复合材料的研究进展", 《无机材料学报》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110528076A (zh) * 2019-10-08 2019-12-03 四川大学 一种蓝宝石及石墨烯掺杂生成蓝宝石的方法
CN110789060A (zh) * 2019-11-12 2020-02-14 泉州市康电光电科技有限公司 一种石墨烯超导体及其制备工艺
CN111978074A (zh) * 2020-07-31 2020-11-24 西安欧中材料科技有限公司 一种碳纳米管增强的多孔陶瓷型芯及其制备方法
CN112239369A (zh) * 2020-10-20 2021-01-19 西安工程大学 一种梯度空心陶瓷型芯及其制备方法
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
CN112608136A (zh) * 2020-12-19 2021-04-06 西北工业大学 一种高气孔率陶瓷型芯的光固化3d打印制造方法
CN115477532A (zh) * 2022-10-12 2022-12-16 上海烟草机械新场铸造有限责任公司 一种铸造铝合金用水溶性精密陶瓷型芯制备方法
CN115477532B (zh) * 2022-10-12 2023-04-25 上海烟草机械新场铸造有限责任公司 一种铸造铝合金用水溶性精密陶瓷型芯制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109467419A (zh) 一种石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法
CN102079653B (zh) 航空发动机叶片用硅基陶瓷型芯的制备方法
KR102249919B1 (ko) 열팽창 계수 조절이 가능한 실리카계 세라믹 코어의 제조방법
CN104326766B (zh) 一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法
CN107021771B (zh) 一种基于3d打印技术的氧化钙基陶瓷铸型制造方法
CN108484182B (zh) 一种氧化镁晶须原位合成镁铝尖晶石增强氧化镁基泡沫陶瓷过滤器及其制备方法
CN113105254B (zh) 一种新型陶瓷砂及其制备方法
CN111233443A (zh) 一种高固相含量3d打印陶瓷型芯浆料及制备方法
CN108424124B (zh) 一种氧化镁晶须原位合成尖晶石增强氧化镁基坩埚及其制备方法
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
CN108546093B (zh) 一种氧化铝短纤增强氧化镁基坩埚及其制备方法
CN112062587A (zh) 原位自生莫来石晶须增强的硅基陶瓷型芯制备方法
CN111644573B (zh) 碳化硅增强硅基陶瓷型芯及其制备方法
CN108059445A (zh) 一种非水基凝胶注模快速制造的氧化钙基陶瓷铸型及其制备方法
CN111574208B (zh) 一种高抗热震性刚玉-锆莫来石质透气砖的制备方法
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
CN111704443A (zh) 一种中频炉用铝镁质捣打料及其制备方法
CN103964874A (zh) 锆莫来石匣钵
Zheng et al. Preparation of high-performance silica-based ceramic cores with B4C addition using selective laser sintering and SiO2–Al2O3 sol infiltration
CN101947648A (zh) 锆及锆合金大型铸件的生产方法
CN101429045B (zh) 醋酸锆粘结氧化钇模壳及其制备方法
CN109384460A (zh) 一种氧化硅-石墨烯复合陶瓷型芯及其制备方法
CN113773075A (zh) 一种抗cmas侵蚀的锆钽系热障涂层材料及其制备方法
KR101763122B1 (ko) 세라믹 코어의 제조방법, 이에 의해 제조된 세라믹 코어, 정밀주조 방법 및 이에 따라 제조된 정밀주조 제품
CN107417271B (zh) 一种稀土铝(硅)酸盐棒状晶增强镁铝尖晶石材料的制备方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190315

RJ01 Rejection of invention patent application after publication