一种双层壁空心叶片用空心陶瓷型芯的制备方法

摘要

本发明公开了一种双层壁空心叶片用空心陶瓷型芯的制备方法，属精密铸造陶瓷型芯制备技术领域。该方法包括空心陶瓷型芯用内芯的制备过程，镶嵌内芯的陶瓷型芯的制备过程以及陶瓷型芯的烧结过程。具体工艺过程为：在石蜡中添加碳粉末，配制空心陶瓷型芯用内芯的石蜡基浆料；通过注射成型方法获得石蜡基复合材料内芯部件；在高温碳化炉中对石蜡基复合材料内芯部件进行高温碳化处理，得到具有一定强度和孔隙率的碳化内芯部件；将碳化后的内芯部件镶嵌在制备陶瓷型芯的金属模具中，通过注射成型方法制备出包覆内芯在内的空心陶瓷型芯；然后通过埋粉烧结的方式对包覆内芯的陶瓷型芯进行脱蜡和烧结处理，最终获得空心陶瓷型芯部件。采用本发明的制备方法获得的空心陶瓷型芯，具有高的强度，高的尺寸精确度，高的成品率，满足高温合金双层壁空心叶片的制备需要。

主权项

一种双层壁空心叶片用空心陶瓷型芯的制备方法，其特征在于包括有以下过程和步骤：A．空心陶瓷型芯用内芯的制备a. 制备内芯用石蜡基复合材料浆料：将所需的碳粉末在100℃下干燥处理12小时，在石蜡于60℃～80℃熔化后，逐渐加入一定量热的碳粉末，石蜡与碳粉末的质量比为1:1~1:4，碳粉末的粒径为50～200微米；采用机械搅拌的方式不断地搅拌，直至搅拌均匀，搅拌需要14～26小时；b. 空心陶瓷型芯用内芯的成型：将混合均匀的石蜡基复合材料浆料温度控制在70℃～90℃，采用注射成型的方法进行内芯的成型；注射成型压力为0.4～4MPa，保压时间40秒～150秒；c. 空心陶瓷型芯用内芯的高温碳化：将制备的空心陶瓷型芯用内芯部件在真空条件下或惰性气体（氮气或氩气）保护条件下，在一定的温度下进行高温碳化处理，获得具有一定强度的内芯部件，其中内芯的高温碳化温度为800～1000℃，碳化保温时间20~120min，升温速率为2～10℃/min；B. 镶嵌内芯的陶瓷型芯的制备a. 空心陶瓷型芯用陶瓷浆料的制备：将陶瓷型芯用氧化硅或氧化铝粉末在130℃下干燥处理24小时，待石蜡在60℃～80℃熔化后，将一定量热的氧化硅或氧化铝粉末缓慢地加入到石蜡中；石蜡与粉末的配比为1:5~1:8；不断地进行搅拌，直至搅拌均匀，搅拌时间为14～26小时；b. 陶瓷型芯的成型：将上述制得的内芯镶嵌在制备陶瓷型芯的金属外模具内，将混合好的陶瓷型芯浆料温度控制在70℃～90℃，采用注射成型的方法进行陶瓷型芯的成型；注射成型压力为0.4～4MPa，保压时间40秒～150秒；c. 陶瓷型芯的烧结：对获得的陶瓷型芯采用埋粉烧结方式进行烧结，埋粉填料为三氧化二铝粉末，粒径为100～800目工业级煅烧氧化铝粉末，烧结气氛为空气气氛；在加热烧结过程中，上述镶嵌的内芯会在氧气环境下发生反应形成气体被脱除，最终制得空心陶瓷型芯；对于空心氧化硅基陶瓷型芯，升温速率为1～5℃/min，烧结温度为1150～1250℃，烧结时间10～24小时；对于空心氧化铝基陶瓷型芯，升温速率为1~5℃/min，烧结温度为1450～1550℃，烧结时间10～36小时；之后随炉冷却；最终即得双层壁空心叶片用空心陶瓷型芯。