CN114085087A - 一种陶瓷型芯烧结用组合填料及应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷型芯烧结用组合填料及应用方法，所述组合填料由工业氧化铝粉和高岭土粉按照一定重量百分比混合而成，工业氧化铝粉粒度为320‑400，高岭土粉粒度为180‑250，工业氧化铝粉和高岭土粉分别进行1400℃煅烧，并保温2h，组合填料的应用方法，包括如下步骤：按照组合填料的重量百分比配料混合得到组合填料；将组合填料加入到匣钵三分之一处，将待烧结陶芯插入匣钵组合填料中，继续均匀添加组合填料至覆盖陶芯，微振匣钵使之填实；把匣钵烧结，烧结完成随炉冷却，取出陶芯；本发明减少了杂质元素的含量，降低了填料烧结时填料自身的收缩率，避免了沾砂、变形和裂纹缺陷，让陶瓷型芯的烧结收缩率和烧结强度控制在理想设计范围内。

Description

一种陶瓷型芯烧结用组合填料及应用方法
技术领域
本发明涉及陶瓷型芯制造与生产技术领域，特别涉及一种陶瓷型芯烧结用组合填料及应用方法。
背景技术
航空发动机随着性能的不断提高，其位于关键部位的涡轮叶片为了能承受更高的温度和更加苛刻的使用环境则大多为空心结构；而陶瓷型芯则是形成空心叶片复杂型腔所必不可少的环节，而陶瓷型芯在烧结的过程中，不论是在脱蜡阶段，还是在烧结阶段，通常要求将芯坯体用填料埋烧，埋烧是为了提高型芯坯体周围温度场分布均匀性和稳定性，降低型芯坯体表面压力梯度，避免型芯在脱蜡及烧结时的变形，降低型芯烧结过程中缺陷的产生，提高烧结合格率。因此就需要填料有足够大的比表面积，对蜡液有较好的润湿性，便于蜡液的渗透和蜡蒸汽的逸出，能对坯体起承托作用，以防止蜡液熔化时坯体变形和烧结过程中因重量作用变形；不易粘附在型芯表面容易去除；不会与型芯坯体发生任何化学反应，不会对坯体材料的相变产生不利影响，本身也不会发生相变；填料不会随型芯烧结而结块，便于型芯烧结后取出；有适当的颗粒度，保证型芯烧成后符合设计要求的表面光洁度。
现有陶瓷型芯烧结填料多为单纯的工业氧化铝粉、滑石粉、石英粉、氧化镁粉、锆英砂、莫来石粉、电容刚玉粉等；通常单一的填料不能达到陶瓷型芯烧结过程中的所有要求，而且还容易导致沾砂，烧结收缩率波动幅度大，不易控制，陶芯烧结过程中易产生变形和裂纹等缺陷。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种陶瓷型芯烧结用组合填料及应用方法，有效提高陶瓷型芯烧结合格率，有效解决烧结沾砂、变形和裂纹缺陷，并且将烧结收缩率和烧结强度控制在理想设计范围内，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种陶瓷型芯烧结用组合填料，所述组合填料由工业氧化铝粉和高岭土粉按照一定重量百分比混合而成，其中，工业氧化铝粉粒度为320-400，高岭土粉粒度为180-250，工业氧化铝粉和高岭土粉分别进行1400℃煅烧，并保温2h。
进一步的，所述组合填料由以下重量百分比的原料组成：工业氧化铝粉 35-50％，高岭土粉50-65％，
进一步的，所述组合填料由以下重量百分比的原料组成：工业氧化铝粉为 50％，高岭土粉为50％.
进一步的，所述组合填料由以下重量百分比的原料组成：工业氧化铝粉为 35％，高岭土粉为65％。
本发明还提供了一种陶瓷型芯烧结用组合填料的应用方法，包括如下步骤：按照组合填料的重量百分比配料，并加入V型混料机混合2h，得到组合填料；将组合填料加入到匣钵三分之一处，然后将待烧结陶芯插入匣钵中的组合填料中，之后继续均匀添加组合填料至完全覆盖陶芯，微振匣钵使之填实；把匣钵入焙烧炉进行烧结，烧结完成随炉冷却，取出陶芯。
与传统技术相比，本发明产生的有益效果是：本发明中经1400℃煅烧2-3 次的工业氧化铝粉和高岭土粉末状态更加稳定，减少了杂质元素的含量，降低了填料烧结时填料自身的收缩率，工业氧化铝粉和高岭土粉的组合填料起到两种粉料的优势互补、弊端抵消的相互作用，避免了沾砂、变形和裂纹缺陷，同时也让陶瓷型芯的烧结收缩率和烧结强度控制在理想设计范围内。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
为了得到最优方案，本发明做了多次试验对比：
试验一
陶瓷型芯烧结用组合填料选用1400℃煅烧2-3次，保温2h的工业氧化铝粉和高岭土粉按照重量百分比混合，其中工业氧化铝粉粒度为180-250目占比50％，高岭土粉粒度为320-400目占比50％，并加入到加入V型混料机进行混合2h，得到组合填料；将组合填料加入到匣钵三分之一处，然后将待烧结陶芯插入匣钵中的组合填料中，之后继续均匀添加组合填料至完全覆盖陶芯，微振匣钵使之填实；把匣钵入焙烧炉进行烧结，烧结完成随炉冷却，取出陶芯；其陶瓷型芯略微有粘砂，烧结收缩率为0.85％，陶芯强度为7-10Mpa，陶芯烧结尺寸不合格率达20％，陶芯整体烧结合格率75％。
试验二
陶瓷型芯烧结用组合填料选用1400℃煅烧2-3次，保温2h的工业氧化铝粉和高岭土粉按照重量百分比混合，其中工业氧化铝粉粒度为180-250目占比35％，高岭土粉粒度为320-400目占65％，并加入到加入V型混料机进行混合2h，得到组合填料；将组合填料加入到匣钵三分之一处，然后将待烧结陶芯插入匣钵中的组合填料中，之后继续均匀添加组合填料至完全覆盖陶芯，微振匣钵使之填实；把匣钵入焙烧炉进行烧结，烧结完成随炉冷却，取出陶芯；其陶瓷型芯表面无粘砂，烧结收缩率为1％，陶芯强度为13-16Mpa，陶芯烧结尺寸不合格率 3％；陶芯整体烧结合格率92％。
试验三
陶瓷烧结用填料选用1400℃煅烧2-3次，保温2h的纯工业氧化铝粉，粒度为180-250目，将工业氧化铝粉加入到匣钵三分之一处，然后将待烧结陶芯插入匣钵中的工业氧化铝粉中，之后继续均匀添加工业氧化铝粉至完全覆盖陶芯，微振匣钵使之填实；把匣钵入焙烧炉进行烧结，烧结完成随炉冷却，取出陶芯；其陶瓷型芯表面粘砂严重，烧结收缩率较小为0.6％，陶芯强度较低为5-7Mpa。
试验四
陶瓷烧结用填料选用1400℃煅烧2-3次，保温2h的纯高岭土粉，粒度为 320-400目，将高岭土粉加入到匣钵三分之一处，然后将待烧结陶芯插入匣钵中的高岭土粉中，之后继续均匀添加高岭土粉至完全覆盖陶芯，微振匣钵使之填实；把匣钵入焙烧炉进行烧结，烧结完成随炉冷却，取出陶芯；其陶瓷型芯表面无粘砂，烧结收缩率较大为1.5％左右，陶芯强度过高为18-22Mpa，陶芯烧结有裂纹占比为40％。
经过试验对比可以得到，试验二中以工业氧化铝粉粒度为180-250目占比 35％与高岭土粉粒度为320-400目占65％按照重量百分比混合得到的组合填料作为陶瓷型芯的烧结填料，烧结的陶瓷型芯烧结收缩率、烧结强度和尺寸符合设计使用要求。
最终优选试验二的技术方案，优点在于：经1400℃煅烧2-3次的工业氧化铝粉和高岭土粉末状态更加稳定，减少了杂质元素的含量，降低了填料烧结时填料自身的收缩率。
工业氧化铝粉和高岭土粉的混合填料能起到两种粉料的优势互补、弊端抵消的相互作用，避免了沾砂、变形和裂纹等缺陷，同时也让陶瓷型芯的烧结收缩率和烧结强度控制在理想设计范围内，并可根据实际设计使用要求对试验方案进行微调从而达到使用要求。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (5)

1.一种陶瓷型芯烧结用组合填料，其特征在于：所述组合填料由工业氧化铝粉和高岭土粉按照一定重量百分比混合而成，其中，工业氧化铝粉粒度为320-400，高岭土粉粒度为180-250，工业氧化铝粉和高岭土粉分别进行1400℃煅烧，并保温2h。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷型芯烧结用组合填料，其特征在于：所述组合填料由以下重量百分比的原料组成：工业氧化铝粉35-50％，高岭土粉50-65％。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷型芯烧结用组合填料，其特征在于：所述组合填料由以下重量百分比的原料组成：工业氧化铝粉为50％，高岭土粉为50％。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷型芯烧结用组合填料，其特征在于：所述组合填料由以下重量百分比的原料组成：工业氧化铝粉为35％，高岭土粉为65％。
5.一种权利要求1-4任一一种陶瓷型芯烧结用组合填料的应用方法，其特征在于：包括如下步骤：按照组合填料的重量百分比配料，并加入V型混料机混合2h，得到组合填料；将组合填料加入到匣钵三分之一处，然后将待烧结陶芯插入匣钵中的组合填料中，之后继续均匀添加组合填料至完全覆盖陶芯，微振匣钵使之填实；把匣钵入焙烧炉进行烧结，烧结完成随炉冷却，取出陶芯。
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