CN117326857B - 高韧性全陶瓷叶轮材料及叶轮与其制备方法 - Google Patents
高韧性全陶瓷叶轮材料及叶轮与其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117326857B CN117326857B CN202311248430.0A CN202311248430A CN117326857B CN 117326857 B CN117326857 B CN 117326857B CN 202311248430 A CN202311248430 A CN 202311248430A CN 117326857 B CN117326857 B CN 117326857B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- impeller
- ceramic
- powder composition
- alumina
- 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
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 261
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 85
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 29
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims abstract description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 39
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 37
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 30
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 14
- FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxomagnesium;hydrate Chemical compound O.[Mg]=O.[Mg]=O.[Mg]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 14
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 14
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 14
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 13
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 12
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 11
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 10
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 10
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 8
- 238000009694 cold isostatic pressing Methods 0.000 claims description 8
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000009865 steel metallurgy Methods 0.000 claims description 4
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 235000012222 talc Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 abstract 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 12
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 8
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 8
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 6
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012856 weighed raw material Substances 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
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
- C04B35/16—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 silicates other than clay
- C04B35/18—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 silicates other than clay rich in aluminium oxide
-
- 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
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B33/13—Compounding ingredients
-
- 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
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B33/13—Compounding ingredients
- C04B33/132—Waste materials; Refuse; Residues
- C04B33/138—Waste materials; Refuse; Residues from metallurgical processes, e.g. slag, furnace dust, galvanic waste
-
- 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
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/36—Reinforced clay-wares
-
- 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
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/02—Selection of particular materials
- F04D29/026—Selection of particular materials especially adapted for liquid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/18—Rotors
- F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
- F04D29/2205—Conventional flow pattern
- F04D29/2222—Construction and assembly
- F04D29/2227—Construction and assembly for special materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/18—Rotors
- F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
- F04D29/24—Vanes
-
- 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
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
-
- 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
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
- C04B2235/322—Transition aluminas, e.g. delta or gamma aluminas
-
- 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
- C04B2235/34—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
- C04B2235/34—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
- C04B2235/349—Clays, e.g. bentonites, smectites such as montmorillonite, vermiculites or kaolines, e.g. illite, talc or sepiolite
-
- 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
- C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
- C04B2235/5208—Fibers
- C04B2235/5216—Inorganic
- C04B2235/522—Oxidic
- C04B2235/5228—Silica and alumina, including aluminosilicates, 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
- C04B2235/65—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
-
- 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
- C04B2235/9669—Resistance against chemicals, e.g. against molten glass or molten salts
- C04B2235/9692—Acid, alkali or halogen resistance
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/60—Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes
Abstract
本发明公开了一种高韧性全陶瓷叶轮材料及叶轮与其制备方法,所述叶轮材料包括形成叶轮骨架的陶瓷基片材料,进行叶轮骨架与叶片粘接的第一粉料组合物和形成叶轮叶片的第二粉料组合物,其中,陶瓷基片材料为玄武岩纤维增韧的陶瓷材料,第一粉料组合物包括氧化铝、熔渣、石英砂、玄武岩、苏州土;第二粉料组合物包括氧化铝、玄武岩、苏州土、滑石;通过叶轮骨架坯体与含粘接层的叶轮叶片坯体的一步共烧结,即可得到全陶瓷叶轮。本发明的制备方法过程简单、灵活,所得全陶瓷叶轮结构稳定,同时具有高硬度和高韧性。
Description
技术领域
本发明涉及叶轮材料的技术领域,特别涉及全陶瓷叶轮材料。
背景技术
现代工业中广泛使用各种泵进行物质运输。由于传输介质多具有腐蚀性或者介质中含有高硬度的颗粒物,泵的叶轮在工作过程中将产生严重的腐蚀和摩擦磨损现象,严重降低了泵的使用寿命、限制了泵的使用领域。因此,叶轮材料的性能对泵的使用安全性及使用寿命等极为重要。针对传输的介质颗料较硬和/或具有高腐蚀性的情况,现有技术中采用的叶轮材料通常包括:双相不锈钢或超级双相不锈钢金属材料,该两种材料成本非常高,且耐磨性和耐腐蚀性仍然不佳;还有增加橡胶层的普通金属材料,其中橡胶材料添加在与介质接触的地方,可增强材料整体的耐磨、耐腐蚀性,但该种复合材料中,橡胶层的使用寿命不长,且容易剥落。先进陶瓷材料,相对于金属或合金材料等,具有高硬度、高强度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、低密度、低热膨胀系数、导热性能好等优势,被广泛应用于现代工业领域中。但是,陶瓷材料同时具有高脆性、低均匀性、低断裂韧性、需要高温烧结、零部件加工难度大等缺陷,在作为叶轮材料上的应用受到了明显限制。
针对以上问题,一种改进的技术手段是获得金属与陶瓷的复合材料,以该类复合材料制备叶轮,比如以金属材料作为骨架,通过浇筑、粘接、模具成型等方式在金属表面覆上一层陶瓷材料,进而制备金属-陶瓷两种材料复合使用的叶轮和泵。但该类方法存在很多问题,比如由于陶瓷材料和金属材料的表面热膨胀系数和热传导性能存在巨大差异,以及其他力学等物理性能的不同,在相同环境中工作时,二者表面结合能力较差,在使用过程中,陶瓷很容易被剥离或者破碎。陶瓷本身具有高脆性、低均匀性、低断裂韧性等特点,在使用模具制备叶轮和泵的过程中,无论是成型还是烧结,产品都很容易产生破损,成品率低、耗费大,特别是对于结构复杂的叶轮产品,即使成型所得产品轮廓完整,也很难保证其内部性能的均匀性,导致产品使用寿命难以得到实际提升,且产品难以量产;在浇铸或粘接方式中,得到的叶轮中通常含有低温粘结剂,无法在较高的温度环境中工作等等。
发明内容
针对现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种结构稳定,同时具有高硬度和高韧性的全陶瓷基的叶轮材料和其制备叶轮的方法。
本发明的技术方案如下:
一种高韧性全陶瓷叶轮材料,其包括:形成叶轮骨架的陶瓷基片材料,进行叶轮骨架与叶片粘接的第一粉料组合物和形成叶轮叶片的第二粉料组合物,其中,所述陶瓷基片材料的原料组分由5~15wt%的α-氧化铝粉体,5~15wt%的γ-氧化铝粉体、2~5wt%的玄武岩纤维微粉、2~5wt%的苏州土粉体、0~3wt%的滑石粉体和余量的玄武岩石粉末组成;所述第一粉料组合物的原料组分包括40~60wt%的钢冶金熔渣粉体、10~40wt%的玄武岩石粉、5~15wt%的γ-氧化铝粉体、5~10wt%的石英砂粉体、2~10wt%的玄武岩纤维微粉和1~5wt%的苏州土粉体;所述第二粉料组合物的原料组分由5~20wt%的α-氧化铝粉体,5~15wt%的γ-氧化铝粉体、15~30wt%的玄武岩纤维粉体、1~10wt%的苏州土粉体、1~5wt%的滑石粉体和余量的玄武岩石粉末组成。
根据本发明的一些优选实施方式,所述第二粉料组合物的原料组分中所述α-氧化铝粉体的含量为15wt%。
根据本发明的一些优选实施方式,所述陶瓷基片材料的原料组分包括72wt%的玄武岩石粉末、12wt%的α-氧化铝粉体、10wt%的γ-氧化铝粉体、3wt%的玄武岩纤维微粉、2wt%的苏州土粉体和1wt%的滑石粉体。
根据本发明的一些优选实施方式,所述第一粉料组合物的原料组分包括45wt%的钢冶金熔渣粉体、25wt%的玄武岩石粉、10wt%的γ-氧化铝粉体、6wt%的石英砂粉体、5wt%的玄武岩纤维微粉和3wt%的苏州土粉体。
根据本发明的一些优选实施方式,所述第二粉料组合物包括50wt%的玄武岩石粉末、20wt%的玄武岩纤维微粉、15wt%的α-氧化铝粉体、10wt%的γ-氧化铝粉体、3wt%的苏州土粉体和2wt%的滑石粉体。
本发明进一步提供了根据上述高韧性全陶瓷叶轮材料制备得到的高韧性全陶瓷叶轮及其制备方法。
所述制备方法包括:
(1)获得所述陶瓷基片材料的颗粒粉体;
(2)获得所述第一粉料组合物的颗粒粉体;
(3)获得所述第二粉料组合物的颗料粉体;
(4)通过第一模具成型,将所述陶瓷基片材料的颗料粉体成型为叶轮骨架坯体;
(5)通过第二模具成型,将所述第一粉料组合物的颗料粉体和所述第二粉料组合物的颗料粉体进行组合成型,得到含粘接层的叶轮叶片坯体,所述粘接层由第一粉料组合物的颗粒粉体形成;
(6)按叶轮结构将所述叶轮骨架坯体与所述含粘接层的叶轮叶片坯体进行组合摆放,其后进行高温共烧结,得到所述高韧性全陶瓷叶轮,所述高温共烧结包括在250~350℃的第一保温烧结,在550~650℃的第二保温烧结,在700℃的第三保温烧结及在1000~1200℃的第四保温烧结。
根据本发明的一些优选实施方式,所述高温共烧结包括:以1.5~2.5℃/min的升温速率升至250~350℃,保温21.5~2.5h,其后以0.5~1.5℃/min的升温速率升至550~650℃,保温10.5~1.5h,其后以0.3~0.7℃/min的升温速率升至700℃,保温1.5~32.5~3.5h,其后以0.5~1.5℃/min的升温速率升至1000~1200℃,保温5~6.5h,其后冷却。
根据本发明的一些优选实施方式,所述第三保温烧结的保温时间为3h。
根据本发明的一些优选实施方式,所述第四保温烧结的温度为1050℃。
根据本发明的一些优选实施方式,所述陶瓷基片材料的颗料粉体的获得包括:
将陶瓷基片材料的原料组分与水及聚乙烯醇水溶液进行混合球磨,得到混合浆料;
将所得混合浆料进行喷雾造粒,得到干燥的混合粒料;
将所得混合粒料进行筛分,得到陶瓷基片材料的颗粒粉体。
根据本发明的一些优选实施方式,所述第一粉料组合物的颗粒粉体的获得包括:
将第一粉料组合物的原料组分与水及聚乙烯醇水溶液进行混合球磨,得到混合浆料;
将所得混合浆料进行喷雾造粒,得到干燥的混合粒料;
将所得混合粒料进行筛分,得到第一粉料组合物的颗粒粉体。
根据本发明的一些优选实施方式,所述第二粉料组合物的颗粒粉体的获得包括:
将第二粉料组合物的原料组分与水及聚乙烯醇水溶液进行混合球磨,得到混合浆料;
将所得混合浆料进行喷雾造粒,得到干燥的混合粒料;
将所得混合粒料进行筛分,得到第二粉料组合物的颗粒粉体。
根据本发明的一些优选实施方式,所述聚乙烯醇水溶液的浓度为0.4~0.6wt%,其质量为所述原料组分的总质量的10~20wt%。
根据本发明的一些优选实施方式,所述混合球磨的介质为氧化铝球,所述氧化铝球与水及进行球磨的全部粉料的质量比为6:3:(0.5~1.5)。
根据本发明的一些优选实施方式,所述混合球磨的速率为60~120转/分钟,球磨时间为20~28小时。
根据本发明的一些优选实施方式,所述喷雾造粒的温度为220~260℃。
根据本发明的一些优选实施方式,所述筛分过200目筛。
根据本发明的一些优选实施方式,所述第一模具成型包括:将所述陶瓷基片材料的颗粒粉体装填至第一模具内,加压至500MPa并保压3min,其后在250MPa进行冷等静压成型,得到所述叶轮骨架坯体。
根据本发明的一些优选实施方式,所述第二模具成型包括:在所述第二模具内装填所述第一粉料组合物的颗粒粉体,压实后再装填所述第二粉料组合物的颗粒粉体,干压成型后于250MPa进行冷等静压成型,得到所述含粘接层的叶轮叶片坯体。
更优选的,所述第一粉料组合物的颗粒粉体与所述第二粉料组合物的颗粒粉体的质量比为1:9。
本发明具备以下有益效果:
本发明的叶轮材料各组分之间具有很强的结合力,一次性整体烧结后得到的陶瓷骨架硬度高、耐磨性能好,陶瓷叶片韧性强,抗弯性能优异,陶瓷叶片和陶瓷骨架结合能力强且结合方式可有效地消除各部分的收缩率以及收缩方向存在差异的问题,使成型后的叶轮可以精密装配,耐磨耐腐蚀,且使用寿命长。
本发明对叶轮骨架、叶片和陶瓷粘结层的材料配方进行了创新性设计,使骨架和叶片两部分陶瓷材料的致密化温度十分接近、并使陶瓷粘结层材料可在特定的致密化温度下,发生比较充分的固相反应,产生很强的结合力。各部分材料可与其结构设计进行协同调节,在致密化温度下,使得到的全陶瓷叶轮达到很高的密度、强度、韧性、硬度、抗冲击、耐磨损性及高强度的结合界面。
本发明的制备方法使用分步成型再一体化烧结的方式,不仅加工灵活性高,利于规模化加工生产,且分开成型的两部分经一次烧结致密,所得产品的界面结合力也非常强。
本发明的制备方法得到的产品内外性能均较稳定,成品率高,适用于高效低成本地加工结构复杂的叶轮产品。
附图说明
图1为实施例1得到的带装配孔的基片坯体的结构示意图,其中(a)为俯视图,(b)为主视图;
图2为实施例1得到的含粘接层的叶片坯体的主视结构示意图;
图3为实施例1中基片坯体与叶片坯体的组装结构示意图,其中,(a)为俯视图,(b)为主视图;
图4为实施例1得到的陶瓷叶轮的立体结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明进行详细描述,但需要理解的是,所述实施例和附图仅用于对本发明进行示例性的描述,而并不能对本发明的保护范围构成任何限制。所有包含在本发明的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本发明的保护范围。
根据本发明的技术方案,在一些具体实施方式中,所述高韧性全陶瓷叶轮材料包括陶瓷基片材料,第一粉料组合物和第二粉料组合物,其中,所述陶瓷基片材料为玄武岩纤维增韧的陶瓷材料,由5~15wt%的α-氧化铝粉体、5~15wt%的γ-氧化铝粉体、2~5wt%的玄武岩纤维微粉、2~5wt%的苏州土粉体、0~3wt%的滑石粉体和余量的玄武岩石粉末的组分组成;所述第一粉料组合物包括40~60wt%的钢冶金熔渣粉体、10~40wt%的玄武岩石粉、5~15wt%的γ-氧化铝粉体、5~10wt%的石英砂粉体、2~10wt%的玄武岩纤维微粉和1~5wt%的苏州土粉体;所述第二粉料组合物由5~20wt%的α-氧化铝粉体,5~15wt%的γ-氧化铝粉体、15~30wt%的玄武岩纤维粉体、1~10wt%的苏州土粉体、1~5wt%的滑石粉体和余量的玄武岩石粉末组成。
优选的,所述陶瓷基片材料包括72wt%的玄武岩石粉末、12wt%的α-氧化铝粉体、10wt%的γ-氧化铝粉体、3wt%的玄武岩纤维微粉、2wt%的苏州土粉体和1wt%的滑石粉体。
优选的,所述第一粉料组合物包括45wt%的钢冶金熔渣粉体、31wt%的玄武岩石粉、10wt%的γ-氧化铝粉体、6wt%的石英砂粉体、5wt%的玄武岩纤维微粉和3wt%的苏州土粉体。
优选的,所述第二粉料组合物包括50wt%的玄武岩石粉末、20wt%的玄武岩纤维微粉、15wt%的α-氧化铝粉体、10wt%的γ-氧化铝粉体、3wt%的苏州土粉体和2wt%的滑石粉体。
在一些具体实施方式中,根据所述高韧性全陶瓷叶轮材料获得叶轮的制备方法包括以下步骤:
(1)制备陶瓷基片材料粉体,包括:
将陶瓷基片材料的原料组分称量后放入球磨罐中,加入球磨介质和去离子水,及质量为原料组分总质量10~20wt%的浓度为0.4~0.6wt%的聚乙烯醇水溶液,放入卧式球磨机中进行球磨混料,得到混合浆料;优选的,球磨介质选择95氧化铝球,质量比为氧化铝球:去离子水:粉料=6:3:(0.5~1.5),球磨机转速为60~120转/分钟,球磨时间为20~28小时;
将所得混合浆料进行喷雾造粒处理,得到干燥的混合粒料,优选的,喷雾造粒的进风温度为220~260℃;
将干燥后的混合粒料进行机械筛分,过200目筛,所得筛下粉体即为陶瓷基片材料粉体;
(2)制备第一粉料组合物粉体,包括:
将第一粉料组合物的原料组分称量后放入球磨罐中,加入球磨介质和去离子水,及质量为原料组分总质量10~20wt%的浓度为0.4~0.6wt%的聚乙烯醇水溶液,放入卧式球磨机中进行球磨混料,得到混合浆料;优选的,球磨介质选择95氧化铝球,质量比为氧化铝球:去离子水:粉料=6:3:(0.5~1.5),球磨机转速为60~120转/分钟,球磨时间为20~28小时;
将所得混合浆料进行喷雾造粒处理,得到干燥的混合粒料,优选的,喷雾造粒的进风温度为220~260℃;
将干燥后的混合粒料进行机械筛分,过200目筛,所得筛下粉体即为第一粉料组合物粉体;
(3)制备第二粉料组合物粉体,包括:
将第二粉料组合物的原料组分称量后放入球磨罐中,加入球磨介质和去离子水,及质量为原料组分总质量10~20wt%的浓度为0.4~0.6wt%的聚乙烯醇水溶液,放入卧式球磨机中进行球磨混料,得到混合浆料;优选的,球磨介质选择95氧化铝球,质量比为氧化铝球:去离子水:粉料=6:3:(0.5~1.5),球磨机转速为60~120转/分钟,球磨时间为20~28小时;
将所得混合浆料进行喷雾造粒处理,得到干燥的混合粒料,优选的,喷雾造粒的进风温度为220~260℃;
将干燥后的混合粒料进行机械筛分,过200目筛,所得筛下粉体即为第二粉料组合物粉体;
(4)通过第一模具成型,将陶瓷基片材料粉体成型为叶轮骨架的坯体即叶轮基片坯体,优选的,成型过程包括:将陶瓷基片材料粉体装填至第一模具后,加压至500MPa并保压3min,其后进行250MPa冷等静压成型,得到所述基片坯体;
(5)通过第二模具成型,将第一粉料组合物粉体与第二粉料组合物粉体成型为含粘接层的叶轮叶片的坯体,优选的,成型过程包括:在第二模具内装填第一粉料组合物粉体,压实后再装填第二粉料组合物粉体,其后500MPa干压成型后再进行250MPa冷等静压成型;优选的,第一粉料组合物粉体与第二粉料组合物粉体的质量比为1:9;
(6)按叶轮结构,将叶轮基片坯体与含粘接层的叶轮叶片的坯体进行组合摆放,其后进行高温共烧结,得到高韧性全陶瓷叶轮,优选的,高温共烧结过程包括:以1.5~2.5℃/min的升温速率升至250~350℃,保温1.5~2.5h,其后以0.5~1.5℃/min的升温速率升至550~650℃,保温0.5~1.5h,其后以0.3~0.7℃/min的升温速率升至700℃,保温2~3.5h,其后以0.5~1.5℃/min的升温速率升至1000~1200℃,保温5.5~6.5h,其后冷却;优选的,组合摆放时,使含粘接层的叶轮叶片的坯体的边缘超出叶轮基片坯体边缘1-2mm,形成可抵消收缩引起的应力和裂纹扩张的空隙。
在具体实施方式的基础上,以下结合具体实施例对本发明的技术方案做出进一步的展示。
实施例1
本实施例中高韧性全陶瓷叶轮材料的配方为:陶瓷基片材料:72wt%的玄武岩石粉末、12wt%的α-氧化铝粉体、10wt%的γ-氧化铝粉体、3wt%的玄武岩纤维微粉、2wt%的苏州土粉体和1wt%的滑石粉体;第一粉料组合物:45wt%的钢冶金熔渣粉体、31wt%的玄武岩石粉、10wt%的γ-氧化铝粉体、6wt%的石英砂粉体、5wt%的玄武岩纤维微粉和3wt%的苏州土粉体;第二粉料组合物:50wt%的玄武岩石粉末、20wt%的玄武岩纤维微粉、15wt%的α-氧化铝粉体、10wt%的γ-氧化铝粉体、3wt%的苏州土粉体和2wt%的滑石粉体。
根据以上配方,通过以下步骤制备高韧性全陶瓷叶轮:
(1)制备陶瓷基片材料粉体,包括:
将陶瓷基片材料的原料组分称量后放入球磨罐中,加入95氧化铝球和去离子水,及质量为原料组分总质量10~20wt%的浓度为0.4~0.6wt%的聚乙烯醇水溶液,氧化铝球、去离子水与粉料的质量比为6:3:(0.5~1.5),放入卧式球磨机中进行球磨混料,球磨机转速为60~120转/分钟,球磨时间为20~28小时,得到混合浆料;
将所得混合浆料进行喷雾造粒处理,喷雾造粒的进风温度为220~260℃,得到干燥的混合粒料;
将干燥后的混合粒料进行机械筛分,过200目筛,得到陶瓷基片材料粉体;
(2)制备第一粉料组合物粉体,包括:
将第一粉料组合物的原料组分称量后放入球磨罐中,加入95氧化铝球和去离子水,及质量为原料组分总质量10~20wt%的浓度为0.4~0.6wt%的聚乙烯醇水溶液,氧化铝球、去离子水与粉料的质量比为6:3:(0.5~1.5),放入卧式球磨机中进行球磨混料,球磨机转速为60~120转/分钟,球磨时间为20~28小时,得到混合浆料;
将所得混合浆料进行喷雾造粒处理,喷雾造粒的进风温度为220~260℃,得到干燥的混合粒料;
将干燥后的混合粒料进行机械筛分,过200目筛,得到第一粉料组合物粉体;
(3)制备第二粉料组合物粉体,包括:
将第二粉料组合物的原料组分称量后放入球磨罐中,加入95氧化铝球和去离子水,及质量为原料组分总质量10~20wt%的浓度为0.4~0.6wt%的聚乙烯醇水溶液,氧化铝球、去离子水与粉料的质量比为6:3:(0.5~1.5),放入卧式球磨机中进行球磨混料,球磨机转速为60~120转/分钟,球磨时间为20~28小时,得到混合浆料;
将所得混合浆料进行喷雾造粒处理,喷雾造粒的进风温度为220~260℃,得到干燥的混合粒料;
将干燥后的混合粒料进行机械筛分,过200目筛,得到第二粉料组合物粉体;
(4)将制备得到的陶瓷基片材料粉体放入第一模具中,机械加压至500MPa并保压3min,其后在250MPa下进行冷等静压,并保压10min,得到如附图1所示的带装配孔3的基片坯体1;
(5)将制备得到的第一粉料组合物粉体和第二粉料组合物粉体依次叠放入第二模具中,机械加压至500MPa并保压3min,其后在250MPa下进行冷等静压,并保压10min,得到如附图2所示的含粘接层4的叶片坯体2,其中,第一粉料组合物形成粘接层4;
(6)以带装配孔3的基片坯体1作为骨架,在其上按叶轮设计要求排列含粘接层3的叶片坯体2,如附图3所示,其后将两者放入窑炉中进行共烧结,烧结工艺为:1.5~2.5℃/min的升温速率升至250~350℃并保温1.5~2.5h,其后以0.5~1.5℃/min的升温速率升至550~650℃并保温0.5~1.5h,其后以0.3~0.7℃/min的升温速率升至700℃并保温2~3.5h,其后以0.5~1.5℃/min的升温速率升至1050℃,保温6h,其后冷却,得到高韧性全陶瓷叶轮,如附图4所示;
经测试,该叶轮的各项性能参数如下表1所示:
表1:
实施例2
按与实施例1相同的配方和步骤制备陶瓷叶轮,仅改变其中烧结时的最高温度即烧成温度,对得到的叶轮进行力学性能、耐腐蚀性等性能测试,其结果如下表2所示:
表2:
可以看出,随着烧成温度的逐渐提高,叶轮整体的性能呈现出先提高后降低的趋势,当温度超过1100℃后,虽然叶轮基片的硬度依然逐步增大,但是叶片的性能有所下降,并且,随着温度的升高,样品的烧制合格率也在逐渐下降,耐温差急变性也很差,其中,1050℃是最佳的烧成温度。
实施例3
按与实施例1相同的配方和步骤制备陶瓷叶轮,仅改变烧结过程中温度升到700℃后的保温时间,对得到的叶轮进行力学性能、耐腐蚀性等性能测试,其结果如下表3所示:
表3:
可以看出,随着在700℃保温时长的逐渐提高,叶轮整体的性能呈现出先提高后降低的趋势,在700℃下的最佳保温时间为3h。
实施例4
按与实施例1基本相同的配方和步骤制备陶瓷叶轮,区别仅在与改变其中第二粉料组合物中α-氧化铝粉体的含量,对得到的叶轮进行力学性能、耐腐蚀性等性能测试,其结果如下表4所示:
表4:
可以看出,第二粉料组合物中α-氧化铝粉体的含量会影响到叶轮叶片的性能,α-氧化铝粉体的含量较低时,烧制得到的叶轮叶片的维氏硬度很低,即叶片的耐磨性能较差,但α-氧化铝粉体含量过大后,在烧制过程中可能存在叶轮叶片与基片在第一粉料组合物作为粘结剂的情况下界面结合不好,成品率降低、耐温差急变性变差,因此,α-氧化铝粉体在第二粉料组合物中的含量为15%wt是较优的选择。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种高韧性全陶瓷叶轮材料,其包括:形成叶轮骨架的陶瓷基片材料,进行叶轮骨架与叶片粘接的第一粉料组合物和形成叶轮叶片的第二粉料组合物,其中,所述陶瓷基片材料的原料组分由5~15 wt%的α-氧化铝粉体,5~15 wt%的γ-氧化铝粉体、2~5 wt%的玄武岩纤维微粉、2~5 wt%的苏州土粉体、0~3 wt%的滑石粉体和余量的玄武岩石粉末组成;所述第一粉料组合物的原料组分包括40~60 wt%的钢冶金熔渣粉体、10~40 wt%的玄武岩石粉、5~15wt%的γ-氧化铝粉体、5~10 wt%的石英砂粉体、2~10 wt%的玄武岩纤维微粉和1~5 wt%的苏州土粉体;所述第二粉料组合物的原料组分由5~20 wt%的α-氧化铝粉体,5~15 wt%的γ-氧化铝粉体、15~30 wt%的玄武岩纤维粉体、1~10 wt%的苏州土粉体、1~5 wt%的滑石粉体和余量的玄武岩石粉末组成。
2.根据权利要求1所述的高韧性全陶瓷叶轮材料,其特征在于,所述第二粉料组合物的原料组分中所述α-氧化铝粉体的含量为15wt%。
3. 根据权利要求1所述的高韧性全陶瓷叶轮材料,其特征在于,其中,所述陶瓷基片材料的原料组分由72 wt%的玄武岩石粉末、12 wt%的α-氧化铝粉体、10 wt%的γ-氧化铝粉体、3 wt%的玄武岩纤维微粉、2 wt%的苏州土粉体和1 wt%的滑石粉体组成;和/或,所述第一粉料组合物的原料组分由45 wt%的钢冶金熔渣粉体、31wt%的玄武岩石粉、10 wt%的γ-氧化铝粉体、6 wt%的石英砂粉体、5 wt%的玄武岩纤维微粉和3 wt%的苏州土粉体组成;和/或,所述第二粉料组合物的原料组分由50 wt%的玄武岩石粉末、20 wt%的玄武岩纤维微粉、15wt%的α-氧化铝粉体、10 wt%的γ-氧化铝粉体、3 wt%的苏州土粉体和2 wt%的滑石粉体组成。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的高韧性全陶瓷叶轮材料制备得到的高韧性全陶瓷叶轮。
5.权利要求4所述的高韧性全陶瓷叶轮的制备方法,其特征在于,其包括:
(1)获得所述陶瓷基片材料的颗粒粉体;
(2)获得所述第一粉料组合物的颗粒粉体;
(3)获得所述第二粉料组合物的颗粒粉体;
(4)通过第一模具成型,将所述陶瓷基片材料的颗粒粉体成型为叶轮骨架坯体;
(5)通过第二模具成型,将所述第一粉料组合物的颗粒粉体和所述第二粉料组合物的颗粒粉体进行组合成型,得到含粘接层的叶轮叶片坯体,所述粘接层由第一粉料组合物的颗粒粉体形成;
(6)按叶轮结构将所述叶轮骨架坯体与所述含粘接层的叶轮叶片坯体进行组合摆放,其后进行高温共烧结,得到所述高韧性全陶瓷叶轮,所述高温共烧结包括在250~350℃的第一保温烧结,在550~650℃的第二保温烧结,在700℃的第三保温烧结及在1000~1200℃的第四保温烧结。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述高温共烧结包括:以1.5~2.5℃/min的升温速率升至250~350℃,保温1.5~2.5h,其后以0.5~1.5℃/min的升温速率升至550~650℃,保温0.5~1.5h,其后以0.3~0.7℃/min的升温速率升至700℃,保温2.5~3.5h,其后以0.5~1.5℃/min的升温速率升至1000~1200℃,保温5.5~6.5h,其后随炉冷却。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,其中,所述第三保温烧结的保温时间为3h;和/或,所述第四保温烧结的温度为1050℃。
8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,其中,所述陶瓷基片材料的颗粒粉体的获得包括:
将陶瓷基片材料的原料组分与水及聚乙烯醇水溶液进行混合球磨,得到混合浆料;
将所得混合浆料进行喷雾造粒,得到干燥的混合粒料;
将所得混合粒料进行筛分,得到陶瓷基片材料的颗粒粉体;
和/或,所述第一粉料组合物的颗粒粉体的获得包括:
将第一粉料组合物的原料组分与水及聚乙烯醇水溶液进行混合球磨,得到混合浆料;
将所得混合浆料进行喷雾造粒,得到干燥的混合粒料;
将所得混合粒料进行筛分,得到第一粉料组合物的颗粒粉体;
和/或,所述第二粉料组合物的颗粒粉体的获得包括:
将第二粉料组合物的原料组分与水及聚乙烯醇水溶液进行混合球磨,得到混合浆料;
将所得混合浆料进行喷雾造粒,得到干燥的混合粒料;
将所得混合粒料进行筛分,得到第二粉料组合物的颗粒粉体。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,其中,所述聚乙烯醇水溶液的浓度为0.4~0.6wt%,其质量为所述原料组分的总质量的10~20wt%;和/或,所述混合球磨的介质为氧化铝球,所述氧化铝球与水及进行球磨的全部粉料的质量比为6 : 3 :(0.5~1.5);和/或,所述混合球磨的速率为60~120 转/分钟,球磨时间为20~28小时;和/或,所述喷雾造粒的温度为220~260℃;和/或,所述筛分过200目筛。
10.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,其中,所述第一模具成型包括:将所述陶瓷基片材料的颗粒粉体装填至第一模具内,加压至500MPa并保压3min,其后在250MPa进行冷等静压成型,得到所述叶轮骨架坯体;和/或,所述第二模具成型包括:在所述第二模具内装填所述第一粉料组合物的颗粒粉体,压实后再装填所述第二粉料组合物的颗粒粉体,干压成型后于250MPa进行冷等静压成型,得到所述含粘接层的叶轮叶片坯体。
11.根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于,所述第一粉料组合物的颗粒粉体与所述第二粉料组合物的颗粒粉体的质量比为1:9。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311248430.0A CN117326857B (zh) | 2023-09-26 | 2023-09-26 | 高韧性全陶瓷叶轮材料及叶轮与其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311248430.0A CN117326857B (zh) | 2023-09-26 | 2023-09-26 | 高韧性全陶瓷叶轮材料及叶轮与其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117326857A CN117326857A (zh) | 2024-01-02 |
CN117326857B true CN117326857B (zh) | 2024-03-22 |
Family
ID=89292444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311248430.0A Active CN117326857B (zh) | 2023-09-26 | 2023-09-26 | 高韧性全陶瓷叶轮材料及叶轮与其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117326857B (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU668920A1 (ru) * | 1977-09-28 | 1979-06-25 | Научно-Исследовательский И Конструкторско-Технологический Институт Эмалированного Химического Оборудования | Керамическа масса |
KR20150020825A (ko) * | 2013-08-19 | 2015-02-27 | 박애숙 | 한탄강변 현무암을 이용한 도자기 및 이의 제조방법 |
CN105272185A (zh) * | 2015-10-27 | 2016-01-27 | 武汉理工大学 | 利用玄武岩制备铸石研磨球的方法 |
CN107056247A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-08-18 | 周易 | 一种高韧性陶瓷材料及其制备方法 |
CN108530041A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-14 | 华南理工大学 | 一种高纯高强氧化铝陶瓷及其低温制备方法 |
CN110540409A (zh) * | 2018-05-29 | 2019-12-06 | 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 | 一种氧化铝陶瓷件的粉料及制备方法 |
-
2023
- 2023-09-26 CN CN202311248430.0A patent/CN117326857B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU668920A1 (ru) * | 1977-09-28 | 1979-06-25 | Научно-Исследовательский И Конструкторско-Технологический Институт Эмалированного Химического Оборудования | Керамическа масса |
KR20150020825A (ko) * | 2013-08-19 | 2015-02-27 | 박애숙 | 한탄강변 현무암을 이용한 도자기 및 이의 제조방법 |
CN105272185A (zh) * | 2015-10-27 | 2016-01-27 | 武汉理工大学 | 利用玄武岩制备铸石研磨球的方法 |
CN107056247A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-08-18 | 周易 | 一种高韧性陶瓷材料及其制备方法 |
CN108530041A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-14 | 华南理工大学 | 一种高纯高强氧化铝陶瓷及其低温制备方法 |
CN110540409A (zh) * | 2018-05-29 | 2019-12-06 | 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 | 一种氧化铝陶瓷件的粉料及制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117326857A (zh) | 2024-01-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108642361B (zh) | 一种高强度高硬度陶瓷材料及其生产工艺 | |
CN110396632A (zh) | 一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 | |
CN110923498B (zh) | 一种含金属碳化物和金属氧化物复合陶瓷摩擦组元的铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法 | |
CN102503429A (zh) | 常压烧结碳化硼陶瓷的制备方法 | |
CN111057928B (zh) | 一种具有优异综合力学性能的WC-Co-Y2O3硬质合金及其制备方法 | |
CN110964965A (zh) | 一种水刀用高熵合金粘结相碳化钨硬质合金及其制备方法 | |
CN102936137B (zh) | 一种Al2O3-TiC/Al2O3-TiC-CaF2自润滑叠层陶瓷拉拔模具材料 | |
CN109868404A (zh) | 一种硬质合金轴套及其制备方法 | |
CN108746636B (zh) | 一种碳化钨-钢基复合材料及其制备方法 | |
CN109881072A (zh) | 一种硬质合金密封环及其制备方法 | |
CN107573079B (zh) | 薄带连铸用氮化硼基陶瓷侧封板材料及其制备方法和应用 | |
CN113025861A (zh) | 一种混晶Ti(C,N)基金属陶瓷材料及其制备方法 | |
CN112662930A (zh) | 一种高熵模具钢材料及其制备方法 | |
CN103979970B (zh) | 一种高韧性无压烧结碳化硼防弹材料及其制备方法 | |
CN109628786B (zh) | 一种耐高温强韧化Ti(C,N)基金属陶瓷产品的成型制备方法 | |
CN117326857B (zh) | 高韧性全陶瓷叶轮材料及叶轮与其制备方法 | |
CN103949647B (zh) | 一种自扩散梯度功能复合刀具材料及其制备方法 | |
CN111485158B (zh) | 一种核壳结构增强TiB2-TiC基金属陶瓷及其制备方法 | |
CN106946567B (zh) | 一种铁铝金属间化合物与ZrO2复相材料手机陶瓷背板的制备方法 | |
CN113186473A (zh) | 一种碳化钨钴硬质合金及其制备方法 | |
CN109851329A (zh) | 一种细晶Al2O3/SiC复合陶瓷刀具材料及制备工艺 | |
CN113106314B (zh) | 一种核壳结构TiB2基金属陶瓷及其制备方法 | |
CN109956754B (zh) | 石墨烯纳米片增韧TiB2基陶瓷刀具材料及其制备工艺 | |
CN113444949A (zh) | 一种高密度W-Ta-Nb系难熔固溶体合金及其制备方法 | |
CN110064760A (zh) | 一种数控刀具用金属陶瓷材料的制备工艺 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |