CN1793012A - 采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料 - Google Patents

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Abstract

采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料，成分重量百分比为：高纯石英玻璃粉67％～72％，锆英砂粉27％～32％，无机纤维0.5％～3％。纤维材料为石英玻璃纤维或氧化锆纤维。无机纤维材料的引入，有助于解决陶瓷型芯制备过程中要求烧成收缩小和抗弯强度高的矛盾。用本材料制成的陶瓷型芯有低于0.4％的烧成收缩和大于10MPa的常温抗弯强度，在1500－1550℃时具有优良的抗蠕变性、热稳定性和高温抗弯强度。

Description

采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料
技术领域：本发明涉及一种陶瓷型芯材料，尤其是一种采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料，主要应用于精密铸造领域。
背景技术：陶瓷型芯是航空发动机涡轮叶片、燃气轮机叶片和其他精密金属部件精铸时形成复杂内腔的转接件。精铸时，由陶瓷型芯和型壳决定铸件的内腔形状和铸件的壁厚。因此，陶瓷型芯的线性尺寸公差和形位公差将直接影响铸件的精度。现有的陶瓷型芯材料在烧结的过程中，随着烧结程度的提高，抗弯强度提高，但烧成收缩增大了。这样制成的陶瓷型芯，存在着两种可能：一种是具有足够的抗弯强度，但烧成收缩过大，导致陶瓷型芯线性尺寸的变化和形状的变化；另一种是烧成收缩减低了，但型芯的抗弯强度下降了，这样就不能满足陶瓷型芯在后续制备工序中的操作要求和精铸时的使用要求。
发明内容：针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料，用其制成的陶瓷型芯，烧成收缩小于0.4％，抗弯强度大于10Mpa，可满足工艺需要。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料，成分重量百分比为：高纯石英玻璃粉67％～72％，锆英砂粉27％～32％，无机纤维0.5％～3％。无机纤维材料为石英玻璃纤维或氧化锆纤维。
无机纤维材料的引入，有助于解决陶瓷型芯制备过程中要求烧成收缩小和抗弯强度高的矛盾。用本材料制成的陶瓷型芯有低于0.4％的烧成收缩和大于10MPa的常温抗弯强度，在1500-1550℃时具有优良的抗蠕变性、热稳定性和高温抗弯强度。
具体实施方式：
按重量百分比为7∶3取高纯石英玻璃粉和锆英砂粉，分别另外加入2％石英玻璃纤维和氧化锆纤维，制成型芯后得到表-1的数据。
表-1纤维材料对烧成收缩(％)/抗弯强度(MPa)的影响表
Figure A20051004786000041
由表-1可见，在陶瓷型芯中引入石英玻璃纤维时，由于石英玻璃纤维对构成型芯基体的石英玻璃粉料的收缩起阻滞作用，烧成收缩有所降低，但烧成收缩随着烧结温度的提高呈不断增大的趋势；由于纤维本身的抗弯能力比烧结的石英玻璃粉大，抗弯强度增大，但抗弯强度增大幅度与烧结温度有关，烧结温度越高，越接近石英玻璃纤维本身的熔化温度，纤维材料对型芯抗弯强度增大的贡献也就越小。在陶瓷型芯中引入氧化锆纤维时，由于氧化锆熔融温度较高，在烧结过程中，锆纤维本身并没有发生收缩，因此，由氧化锆纤维构成的三维网络的架桥作用使型芯的烧成收缩接近于零；由于氧化锆纤维本身呈多孔结构，抗弯强度很低，导致型芯抗弯强度明显减小，而且随烧结温度提高，抗弯强度有进一步下降的趋势。
选取表-2的4个重量配比作为实施例。
表-2：采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料的成分配比(wt％)
  成分                 重量百分比
  高纯石英玻璃粉   67   68.5   69   71
  锆英砂粉   32   31   28   27
  无机纤维   1   0.5   3   2
分别将表-2的各组分混合均匀，将石蜡、蜂蜡、高密度聚乙烯的按重量百分比93∶5∶2的比例混合，配制成蜡浆。把混合均匀的各组分经预热后加入温度为100-120℃的蜡浆中，搅拌均匀，制成浆料。用注射成型机将浆料压制成陶瓷型芯，然后在箱式电炉中进行排蜡烧结，排蜡烧结时间为48小时，最高烧结温度为1180℃。

Claims (5)

1、采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料，其特征在于，成分重量百分比为：高纯石英玻璃粉67％～72％，锆英砂粉27％～32％，无机纤维0.5％～3％，纤维材料为石英玻璃纤维或氧化锆纤维。
2、如权利要求1所述的采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料，其特征在于，成分重量百分比为：高纯石英玻璃粉67％，锆英砂粉32％，无机纤维1％。
3、如权利要求1所述的采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料，其特征在于，成分重量百分比为：高纯石英玻璃粉68.5％，锆英砂粉31％，无机纤维0.5％。
4、如权利要求1所述的采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料，其特征在于，成分重量百分比为：高纯石英玻璃粉69％，锆英砂粉28％，无机纤维3％。
5、如权利要求1所述的采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料，其特征在于，成分重量百分比为：高纯石英玻璃粉71％，锆英砂粉27％，无机纤维2％。
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