CN111230076A - 一种拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件及其制备方法，制备具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型；将陶瓷基体放置在氧化钙陶瓷铸型的底部空间，利用二氧化锆纤维棉对陶瓷基体四周与铸型之间进行密封；在氧化钙基陶瓷铸型开口处设置氧化钙漏斗并用纯镍堵头将漏斗的出口封堵，将固态的镍基高温合金置于漏斗中；在真空环境下对氧化钙基陶瓷铸型进行加热，先使镍基高温合金相变为液态，之后使纯镍堵头熔化，液态的镍基高温合金下落至陶瓷基体上，液态的镍基高温合金填充于陶瓷基体拓扑结构中，液态的镍基高温合金凝固，得到复合构件。本发明能够解决金属液滴在重力作用下不能完全充型复杂结构以及凝固影响表面质量问题。

Description

一种拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件及其 制备方法

技术领域

本发明属于先进制造技术领域，具体涉及一种拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件及其制备方法。

背景技术

陶瓷/金属一体化构件的制备过程中主要是通过先采用凝胶注模方式成型具有一定复杂拓扑优化结构的陶瓷基体，之后对陶瓷基体表面进行预合金化处理，最后通过精密铸造的方式向具有拓扑优化结构的陶瓷基体浇注高温合金，高温合金在熔融状态下将在结构中流动填充空隙，冷却后得到陶瓷/金属一体化构件。浇注熔融状态高温合金是制备陶瓷/金属一体化构件的难点，高温合金主要指的是镍基高温合金，其熔化温度大致为1350℃左右，因此要求浇注高温合金时的铸型具有很高的使用温度，同时具有一定的高温化学稳定性，不与钛、镁、铝等活泼金属反应。同时，由于铸造连接过程结束后，陶瓷铸型会与陶瓷/金属一体化构件产生粘连，传统的物理去除方式会造成陶瓷基体的破坏，产生碎裂。采用化学腐蚀在去除铸型过程中会对高温合金产生一定的腐蚀，也将限制铸型的选材与制备过程。氧化钙的熔点为2572℃，其高温化学稳定性好，不与大多数活泼金属反应；其热膨胀系数与镍基高温合金相近。在脱壳过程中不需要材料机械方式脱除，也无需使用化学试剂腐蚀去除，只需要在沸水中蒸煮一定时间便可快速去除。因此针对上述模壳选材制备的难点，提出选择氧化钙作为铸型材料，解决外部铸型脱除过程中会造成陶瓷基体破坏的难题。然而采用氧化钙铸型进行高温合金浇注过程中，由于采用真空升温方式逐渐将温度升至高温合金的熔点，在超过其熔点后，高温合金将逐渐开始熔化，但是熔化过程并非是瞬态完成而是会逐渐形成一些金属液滴，金属液滴在重力作用下会逐滴流下填充陶瓷基体连接部位的拓扑结构。然而在此过程中，因为熔融金属并非一次性浇注入拓扑结构，逐滴注入的方式会导致先熔化的液滴在拓扑结构的表面形成一层结合层，造成冷隔现象，阻碍后续熔化的金属液滴进一步充入陶瓷基体上的拓扑结构，造成最终拓扑结构充型不满，导致一体化构件制备失败。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件及其制备方法，本发明能够解决金属液滴在重力作用下不能完全充型复杂结构以及凝固影响表面质量问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件的制备方法，包括如下步骤：

S1，制备具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型和氧化钙漏斗；

S2，将陶瓷基体放置在氧化钙陶瓷铸型的底部空间，利用二氧化锆纤维棉对陶瓷基体四周与氧化钙基陶瓷铸型之间的缝隙进行密封；

S3，在氧化钙基陶瓷铸型上端开口处设置所述氧化钙漏斗，氧化钙漏斗中设置堵住出口的纯镍堵头，将固态的镍基高温合金置于所述氧化钙漏斗中；

S4，在真空环境下完成一体化构件的铸造制备

将上述放置有陶瓷基体和镍基高温合金的氧化钙基陶瓷铸型进行加热，加热时，先使镍基高温合金完全熔化，纯镍堵头仍为固态并将氧化钙漏斗的出口封堵，再继续加热，使纯镍堵头熔化，氧化钙漏斗的出口打开，液态的镍基高温合金从氧化钙漏斗下落至陶瓷基体上，液态的镍基高温合金填充于陶瓷基体拓扑结构中，液态的镍基高温合金凝固，得到所述具有复杂拓扑优化结构的陶瓷基体与镍基高温合金的复合构件。

S1中，制备具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型的过程包括如下步骤：

S1.1，个怒陶瓷基体的尺寸，设计出氧化钙铸型的三维模型，然后通过光固化成型制备氧化钙铸型的树脂模具；

S1.2，配置氧化钙铸型凝胶注模所用的非水基氧化钙陶瓷浆料；

S1.3，向非水基氧化钙陶瓷浆料中添加催化剂以及引发剂，然后在真空和振动环境下向S1.1得到的氧化钙铸型的模具进行灌注，静置，待凝胶完成后进行冷冻干燥处理；

S1.4，冷冻干燥处理后再进行脱脂处理，去除坯体中的有机物；

S1.5，脱脂处理后再进行烧结强化处理，制备出具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型；

制备所述和氧化钙漏斗时，向非水基氧化钙陶瓷浆料中添加催化剂以及引发剂，然后在真空和振动环境下向氧化钙漏斗的模具进行灌注，静置，待凝胶完成后进行冷冻干燥处理；冷冻干燥处理后再进行脱脂处理，去除有机物；脱脂处理后再进行烧结处理，制备得具有抗水化性能的氧化钙漏斗。

S1.2中，非水基氧化钙陶瓷浆料由氧化钙粉末、添加剂以及分散剂混合后搅拌后加入非水基预混液中混合均匀制成；

非水基预混液由叔丁醇预混液和乙二醇预混液以体积比为(2:3)～(3:2)混合均匀制成；

其中，叔丁醇预混液中包括有机单体、交联剂和叔丁醇，有机单体：交联剂：叔丁醇的质量比＝(16～32)：1：100；乙二醇预混液中包括有机单体、交联剂和乙二醇，有机单体：交联剂：乙二醇的质量比＝(16～32)：1：100；

有机单体为丙烯酰胺或N’N二甲基丙烯酰胺，交联剂为N’N亚甲基双丙烯酰胺。

所述添加剂为二氧化锆，分散剂为四甲基氢氧化铵；

制备非水基氧化钙陶瓷浆料时，氧化钙粉末与非水基预混液体积比为(5-6)：(4-5)，添加剂含量为氧化钙粉末质量的2％-10％，分散剂含量为氧化钙粉末质量的0.5％-2％。

S1.3中，催化剂为四甲基乙二胺，引发剂为过硫酸铵，其中，向非水基氧化钙陶瓷浆料中添加的四甲基乙二胺的体积为非水基预混液体积的0.1％-0.5％，添加的过硫酸铵的体积为非水基预混液体积的1％-5％。

S2中，将二氧化锆纤维棉上粘上非水基氧化钙陶瓷浆料后粘在陶瓷基体四周与氧化钙基陶瓷铸型之间的缝隙处。

S3中，将纯镍堵头用非水基氧化钙陶瓷浆料粘在氧化钙漏斗出口处。

陶瓷基体为碳化硅陶瓷基体。

一种通过本发明上述制备方法得到的拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件。

相比于现有技术，本发明具有如下技术效果：

本发明拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件的制备方法采用精密铸造方式制备陶瓷/金属一体化构件，相比目前的钎焊等方法工艺更加简单，且通过在陶瓷基体上设计制造出拓扑结构，达到陶瓷与金属的物理绞合连接，提高了连接的强度和稳定性。利用二氧化锆纤维棉对陶瓷基体四周与氧化钙基陶瓷铸型之间的缝隙进行密封，能够防止金属液流动至陶瓷基体与氧化钙基陶瓷铸型之间的缝隙，因此能够避免因去除缝隙中填充的金属而影响构件的表面质量。本发明在氧化钙基陶瓷铸型开口处设置氧化钙漏斗，氧化钙漏斗中设置堵住出口的纯镍堵头，将固态的镍基高温合金置于所述容器中，使用氧化钙漏斗盛放固态高镍基高温合金以及利用纯镍堵头封堵氧化钙漏斗的出口，在温度升高至镍基高温合金的熔点之后使之在漏斗上方形成金属熔池，而纯镍堵头的熔点高于其镍基高温合金的熔点并不会熔化，待温度达到纯镍堵头的熔点后，纯镍堵头熔化并使氧化钙漏斗的出口打开，液态镍基高温合金能够一次性浇注至下方陶瓷基体上的拓扑结构中，液态镍基高温合将会完全充型陶瓷基体上的拓扑结构，避免因高温合金逐滴熔化后浇铸造成冷隔的现象，阻碍后续熔化的金属液滴进一步充入陶瓷基体上的拓扑结构，造成最终拓扑结构充型不满，导致一体化构件制备失败。采用上述方式使得镍基高温合金与陶瓷基体之间连接更加可靠，没有气孔等夹杂缺陷，提高具有复杂拓扑优化结构的陶瓷基体与镍基高温合金的复合构件的使用性能，同时纯镍堵头中的镍作为镍基高温合金的主要成分并不会对高温合金产生污染；通过氧化钙漏斗盛放液态镍基高温合金，因此能够通过采用不同长度的出口管道，既能够使得液态镍基高温合金具有一定的静压力，还能够使得漏斗的出液口与陶瓷基体之间具有适当的距离，既能够保证浇注足够厚度的镍基高温合金，同时还能够防止液态镍基高温合金发生飞溅，过分扰动液态高温合金而致使拓扑结构中夹杂气孔，导致充型不充分。

进一步的，本发明采用氧化钙材料作为铸型材料，不仅具有化学稳定好，在高温合金熔炼过程中不会与合金发生反应的优点，而且易于去除，不会因为传统的模壳物理去除方式损伤碳化硅陶瓷基体，同时也无需采用化学方式去除模壳，避免了对构件的腐蚀和损伤。大大简化了模壳去除的工艺流程，缩短了时间，降低了成本，因此，本发明的方法具有极佳的经济性和市场价值。

本发明的具有复杂拓扑优化结构的陶瓷基体与镍基高温合金的复合构件具有表面质量较好，且镍基高温合金与陶瓷基体拓扑结构结合更加充分，因此结合力更强，使用性能优于传统工艺制备的具有复杂拓扑优化结构的陶瓷基体与镍基高温合金的复合构件。

附图说明

图1为本发明具有复杂拓扑优化结构的陶瓷基体与镍基高温合金的复合构件的加工方法的流程图；

图2为本发明实施例中陶瓷基体的模型示意图；

图3为本发明实施例中具有复杂拓扑优化结构的陶瓷基体与镍基高温合金的复合构件的示意图；

图4为本发明实施例中氧化钙基陶瓷铸型经过二氧化锆纤维棉密封和镍箔容器处理后的示意图；

图5为本发明实施例中使用的氧化钙漏斗结构示意图。

图中，1-陶瓷表面，2-陶瓷基体拓扑结构，3-陶瓷基体，4-金属，5-连接区，6-陶瓷，7-镍基髙温合金块，8-氧化钙漏斗，9-二氧化锆纤维棉，10-氧化钙基陶瓷铸型，11-镍球。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。

参照图1，本发明具有复杂拓扑优化结构的陶瓷基体与镍基高温合金的复合构件的加工方法包括如下步骤：

(1)具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型的制作

第一步，通过对具有拓扑优化的陶瓷基体三维模型进行布尔运算，得到氧化钙铸型的三维模型后，通过光固化成型制备氧化钙铸型的模具；

第二步，配置氧化钙铸型凝胶注模所需的非水基预混液以及非水基氧化钙陶瓷浆料。非水基氧化钙陶瓷浆料由氧化钙粉末、添加剂以及分散剂混合后搅拌后加入非水基预混液中混合均匀制成；非水基预混液由叔丁醇预混液和乙二醇预混液以体积比为(2:3)～(3:2)混合均匀制成；其中，叔丁醇预混液中包括有机单体、交联剂和叔丁醇，有机单体：交联剂：叔丁醇的质量比＝(16～32)：1：100；乙二醇预混液中包括有机单体、交联剂和乙二醇，有机单体：交联剂：乙二醇的质量比＝(16～32)：1：100；有机单体为丙烯酰胺或N’N二甲基丙烯酰胺，交联剂为N’N亚甲基双丙烯酰胺。制备非水基氧化钙陶瓷浆料时，氧化钙粉末与非水基预混液体积比为(5-6)：(4-5)，添加剂含量为氧化钙粉末质量的2％-10％，分散剂含量为氧化钙粉末质量的0.5％-2％，添加剂为二氧化锆，分散剂为四甲基氢氧化铵。

第三步，向上述非水基氧化钙陶瓷浆料中添加催化剂以及引发剂后在真空和振动环境下向第一步得到的氧化钙铸型模具进行灌注，静置待凝胶完成过后进行冷冻干燥处理；其中催化剂为四甲基乙二胺，引发剂为过硫酸铵，其中，向非水基氧化钙陶瓷浆料中添加的四甲基乙二胺的体积为非水基预混液体积的0.1％-0.5％，添加的过硫酸铵的体积为非水基预混液体积的1％-5％。

第四步，对干燥后的氧化钙陶瓷铸型脱脂处理，模具与坯体中的有机物去除。

第五步，最后，对第四步得到的氧化钙陶瓷铸型进行烧结处理，制备得具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型。

制备氧化钙漏斗的过程基本同具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型的制备过程，具体的，制备所述和氧化钙漏斗时，向非水基氧化钙陶瓷浆料中添加催化剂以及引发剂，然后在真空和振动环境下向氧化钙漏斗的模具进行灌注，静置，待凝胶完成后进行冷冻干燥处理；冷冻干燥处理后再进行脱脂处理，去除有机物；脱脂处理后再进行烧结处理，制备得具有抗水化性能的氧化钙漏斗(氧化钙漏斗的结构参见图5)。

(2)具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型在浇注高温合金之前的密封操作

通过上述步骤得到具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型后，将具有拓扑结构的陶瓷基体(如图2)放置在氧化钙陶瓷铸型的底部空间(如图4)，然而陶瓷基体四周与具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型内壁之间存在着一定的缝隙，在高温合金熔化形成高温金属液后必然会填充这些空隙，严重影响一体化构件的表面性能。因此利用二氧化锆纤维棉对陶瓷基体四周与氧化钙基陶瓷铸型之间的缝隙进行密封。参照图4，具体操作为，将二氧化锆纤维棉一侧涂抹所述非水基氧化钙陶瓷浆料后粘在氧化钙基陶瓷铸型的侧壁上用以密封氧化钙铸型与陶瓷之间的缝隙，用氧化钙陶瓷浆料涂抹粘连不引入新的杂质，在真空烧结炉中升温后有很好的密封效果，具体防止在真空烧结炉中，升温至高温合金熔点以上后，高温合金熔化将会填满缝隙，二氧化锆纤维棉能够防止金属液从缝隙处流入后凝固影响一体化构件的表面质量。

(3)现有技术中，由于采用真空烧结炉在真空中不断升温至高温合金熔点以上后，将高温合金熔化为高温金属液，高温金属液在重力作用下渗入氧化钙基陶瓷铸型下方放置的具有复杂拓扑结构的陶瓷基体，完成陶瓷/金属一体化构件的连接。但是在升温至高温合金熔点以后，高温合金逐渐熔化，熔化的金属液滴流入陶瓷基体拓扑优化的结构中完成充型，在这个过程中，高温合金并非从固相到液相直接变化，而是从熔化金属液期间逐渐从固相转变为液相，那么在金属液充型陶瓷基体拓扑优化结构过程中就会由于冷隔、结构原因无法完全填充结构，仅仅在表层凝固后组织更多的金属液向深部的结构填充。

因此，本发明在真空烧结炉中为了保证高温合金在升温至熔点过后可以完全从固相转变为液相后再对陶瓷基体进行充型，将制作完成的氧化钙漏斗放置在氧化钙铸型的上方后，将一颗大小略大于氧化钙漏斗小口的镍球作为纯镍堵头，将镍球与氧化钙漏斗接触的部位涂抹所述非水基氧化钙浆料，利用非水基氧化钙陶瓷浆料将镍球粘连在氧化钙漏斗的小口处(参见图4所示的位置)，将氧化钙漏斗的小口用镍球堵上。采用非水基氧化钙陶瓷浆料作为粘接剂不引入新的杂质，同时对氧化钙漏斗有较好的粘连作用以及镍球与氧化钙漏斗之间的空隙可以被浆料填补，因此镍球熔化之前镍基高温合金金属液不会从缝隙中流下填充下方陶瓷结构。同时镍球为纯镍制成，不会对镍基高温合金产生污染。在真空烧结炉中不断升温至镍基高温合金熔点过后，镍基高温合金逐渐熔化从固相转变为液相，但是由于镍球的熔点高于镍基高温合金的熔点，因此氧化钙漏斗底部的镍球不会立刻熔化。待温度升高至镍球熔点时，漏斗上方的高温合金块已经完全熔化形成熔池。底部镍球熔化后，镍基高温合金金属液从漏斗下方小口流下填充下方陶瓷结构，液态的镍基髙温合金将会完全充型陶瓷基体上部的陶瓷基体拓扑结构，待液态的镍基髙温合金凝固后，得到所述有复杂拓扑优化结构的陶瓷基体与镍基高温合金的复合构件。采用上述方法进行重力铸造连接陶瓷与金属过程中可以避免高温合金熔化后逐渐滴落至陶瓷基体拓扑优化结构过程中由于冷隔、结构原因无法完全填充结构，仅仅在表层凝固后组织更多的金属液向深部的结构填充。同时漏斗颈部的出口与下方放置的陶瓷基体的距离具有一定要求，以便漏斗的高度在高温合金流下过程中不会产生飞溅以及具有一定的重力势能能够增强金属液对下方结构的填充能力。该过程利用镍球与氧化钙漏斗进行重力铸造，其过程可控且稳定不会对一体化构件的质量产生影响。

实施例

本实施例加工具有复杂拓扑优化结构的陶瓷基体与镍基高温合金的复合构件时，制作具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型以及氧化钙漏斗的步骤如下：

第一步，通过对具有拓扑优化的陶瓷基体三维模型进行布尔运算，得到氧化钙铸型的三维模型后，通过光固化成型制备氧化钙铸型的模具；

第二步，配置氧化钙铸型凝胶注模所需的非水基预混液以及非水基氧化钙陶瓷浆料。非水基氧化钙陶瓷浆料由氧化钙粉末、添加剂以及分散剂混合后搅拌后加入非水基预混液中混合均匀制成；非水基预混液由叔丁醇预混液和乙二醇预混液以体积比为2:3混合均匀制成；其中，叔丁醇预混液中包括有机单体、交联剂和叔丁醇，有机单体：交联剂：叔丁醇的质量比＝20：1：100；乙二醇预混液中包括有机单体、交联剂和乙二醇，有机单体：交联剂：乙二醇的质量比＝20：1：100；有机单体为丙烯酰胺，交联剂为N’N亚甲基双丙烯酰胺。制备非水基氧化钙陶瓷浆料时，氧化钙粉末与非水基预混液体积比为55：45，添加剂含量为氧化钙粉末质量的6％，分散剂含量为氧化钙粉末质量的2％，添加剂为二氧化锆，分散剂为四甲基氢氧化铵。

第三步，向上述非水基氧化钙陶瓷浆料中添加液相体积分数0.2％四甲基乙二胺以及液相体积分数2％过硫酸铵后，在真空和振动环境下向第一步得到的氧化钙铸型模具进行灌注，静置待凝胶完成过后进行冷冻干燥处理其中催化剂为四甲基乙二胺，引发剂为过硫酸铵，其中，向非水基氧化钙陶瓷浆料中添加的四甲基乙二胺的体积为非水基预混液体积的0.2％，添加的过硫酸铵的体积为非水基预混液体积2％；

第四步，对干燥后的氧化钙陶瓷铸型脱脂处理，模具与坯体中的有机物去除；

第五步，对第四步得到的氧化钙陶瓷铸型进行烧结处理，制备得具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型。

制备氧化钙漏斗的过程基本同具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型的制备过程，具体的，制备所述和氧化钙漏斗时，向非水基氧化钙陶瓷浆料中添加催化剂以及引发剂，然后在真空和振动环境下向氧化钙漏斗的模具进行灌注，静置，待凝胶完成后进行冷冻干燥处理；冷冻干燥处理后再进行脱脂处理，去除有机物；脱脂处理后再进行烧结处理，制备得具有抗水化性能的氧化钙漏斗(氧化钙漏斗的结构参见图5)。

本发明基于凝胶注模技术，通过凝胶注模制备出结构尺寸匹配碳化硅陶瓷基体的氧化钙铸型，通过后续处理将氧化钙铸型转变为合适的高温合金浇注容器，最后在真空中升温至1500℃熔化高温合金后使高温合金液完全充型碳化硅陶瓷基体的拓扑优化结构完成陶瓷金属一体化构件制备。

相比于现有技术，本发明还具有如下技术效果：

(1)本发明使用凝胶注模方式制备氧化钙陶瓷铸型和氧化钙漏斗可以做到随型制备，形状可变，制作过程简单，可以针对不同的陶瓷基体制备氧化钙铸型，无需开模。

(2)本发明使用氧化钙铸型不与陶瓷基体与高温合金产生反应，熔点高，高温化学稳定性良好，在去除过程中无需采用物理方式避免破坏陶瓷基体，无需采用化学腐蚀方式侵蚀高温合金。

Claims (9)

1.一种拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，制备具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型和氧化钙漏斗；

S2，将陶瓷基体放置在氧化钙陶瓷铸型的底部空间，利用二氧化锆纤维棉对陶瓷基体四周与氧化钙基陶瓷铸型之间的缝隙进行密封；

S3，在氧化钙基陶瓷铸型上端开口处设置所述氧化钙漏斗，氧化钙漏斗中设置堵住出口的纯镍堵头，将固态的镍基高温合金置于所述氧化钙漏斗中；

S4，在真空环境下完成一体化构件的铸造制备

将上述放置有陶瓷基体和镍基高温合金的氧化钙基陶瓷铸型进行加热，加热时，先使镍基高温合金完全熔化，纯镍堵头仍为固态并将氧化钙漏斗的出口封堵，再继续加热，使纯镍堵头熔化，氧化钙漏斗的出口打开，液态的镍基高温合金从氧化钙漏斗下落至陶瓷基体上，液态的镍基高温合金填充于陶瓷基体拓扑结构中，液态的镍基高温合金凝固，得到所述具有复杂拓扑优化结构的陶瓷基体与镍基高温合金的复合构件。

2.根据权利要求1所述的一种拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件的制备方法，其特征在于，S1中，制备具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型的过程包括如下步骤：

S1.1，根据陶瓷基体的尺寸，设计出氧化钙铸型的三维模型，然后通过光固化成型制备氧化钙铸型的树脂模具；

S1.2，配置氧化钙铸型凝胶注模所用的非水基氧化钙陶瓷浆料；

S1.3，向非水基氧化钙陶瓷浆料中添加催化剂以及引发剂，然后在真空和振动环境下向S1.1得到的氧化钙铸型的模具进行灌注，静置，待凝胶完成后进行冷冻干燥处理；

S1.4，冷冻干燥处理后再进行脱脂处理，去除坯体中的有机物；

S1.5，脱脂处理后再进行烧结强化处理，制备出具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型；

制备所述和氧化钙漏斗时，向非水基氧化钙陶瓷浆料中添加催化剂以及引发剂，然后在真空和振动环境下向氧化钙漏斗的模具进行灌注，静置，待凝胶完成后进行冷冻干燥处理；冷冻干燥处理后再进行脱脂处理，去除有机物；脱脂处理后再进行烧结处理，制备得具有抗水化性能的氧化钙漏斗。

3.根据权利要求2所述的一种拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件的制备方法，其特征在于，S1.2中，非水基氧化钙陶瓷浆料由氧化钙粉末、添加剂以及分散剂混合后搅拌后加入非水基预混液中混合均匀制成；

非水基预混液由叔丁醇预混液和乙二醇预混液以体积比为(2:3)～(3:2)混合均匀制成；

其中，叔丁醇预混液中包括有机单体、交联剂和叔丁醇，有机单体：交联剂：叔丁醇的质量比＝(16～32)：1：100；乙二醇预混液中包括有机单体、交联剂和乙二醇，有机单体：交联剂：乙二醇的质量比＝(16～32)：1：100；

有机单体为丙烯酰胺或N’N二甲基丙烯酰胺，交联剂为N’N亚甲基双丙烯酰胺。

4.根据权利要求3所述的一种拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件的制备方法，其特征在于，所述添加剂为二氧化锆，分散剂为四甲基氢氧化铵；

制备非水基氧化钙陶瓷浆料时，氧化钙粉末与非水基预混液体积比为(5-6)：(4-5)，添加剂含量为氧化钙粉末质量的2％-10％，分散剂含量为氧化钙粉末质量的0.5％-2％。

5.根据权利要求4所述的一种拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件的制备方法，其特征在于，S1.3中，催化剂为四甲基乙二胺，引发剂为过硫酸铵，其中，向非水基氧化钙陶瓷浆料中添加的四甲基乙二胺的体积为非水基预混液体积的0.1％-0.5％，添加的过硫酸铵的体积为非水基预混液体积的1％-5％。

6.根据权利要求2所述的一种拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件的制备方法，其特征在于，S2中，将二氧化锆纤维棉上粘上非水基氧化钙陶瓷浆料后粘在陶瓷基体四周与氧化钙基陶瓷铸型之间的缝隙处。

7.根据权利要求2所述的一种拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件的制备方法，其特征在于，S3中，将纯镍堵头用非水基氧化钙陶瓷浆料粘在氧化钙漏斗出口处。

8.根据权利要求1所述的一种拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件的制备方法，其特征在于，陶瓷基体为碳化硅陶瓷基体。

9.一种通过权利要求1-8任意一项制备方法制得的拓扑优化结构陶瓷基体与镍基高温合金一体化构件。

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