一种提高空心涡轮叶片陶瓷铸型高温力学性能的方法

摘要

本发明公开了一种提高空心涡轮叶片陶瓷铸型高温力学性能的方法，通过高温烧结下氧化钇与氧化铝合成钇铝石榴石高温强化相，同时采用氧化镁抑制高温烧结条件下氧化铝晶粒的生长，并通过氧化钛固溶强化氧化铝以提高氧化铝基陶瓷铸型高温强度；最后采用氯化钇离子溶液浸渍氧化铝基陶瓷铸型，以便钇离子均匀分布于复杂结构氧化铝基陶瓷铸型内部，一方面促使高温烧结下氯离子与氧化铝陶瓷材料中杂质Na、K离子反应形成氯化纳和氯化钾，去除元素Na、K，另一方面促使高温烧结下钇离子与氧化铝反应二次形成钇铝石榴石高温强化相。该发明可应用于空心涡轮叶片型芯型壳一体化氧化铝基陶瓷铸型高温性能的提高，提高定向凝固高温合金叶片的合格率。

主权项

一种提高空心涡轮叶片陶瓷铸型高温力学性能的方法，其特征在于，包括以下步骤： 1）制备含氧化铝、氧化钛、氧化钇和氧化镁的陶瓷浆料，通过凝胶注模工艺制造空心涡轮叶片的氧化铝基陶瓷铸型坯体； 以质量份数计，所述的陶瓷浆料中包括以下组分的氧化物： 85～90份的氧化铝、1～5份的氧化镁、5～10份的氧化钇、0.2～1份的氧化钛； 所述的氧化铝包括多种粒径大小的颗粒，至少包括粒径为30～40μm和2～5μm两种颗粒的氧化铝； 所述的氧化镁、氧化钛的粒径大小均为30～40μm；氧化钇的粒径大小为20～50nm； 2）在‑30～‑60℃条件下，待氧化铝基陶瓷坯体中结晶水形成冰晶后，10～100Pa条件下真空干燥，然后预烧结得到陶瓷制品； 3）将陶瓷制品放入氯化钇离子溶液中真空浸渍，使氯化钇离子溶液充分渗入陶瓷制品内部孔隙中； 4）将浸渍陶瓷制品在真空度10～100Pa条件下真空冷冻干燥，然后高温烧结3～6h，烧结温度为1200～1500℃，使氧化钇与氧化铝基陶瓷制品反应生成耐高温强化相钇铝石榴石；其中，氧化镁抑制高温烧结条件下氧化铝晶粒的生长，氧化钛固溶强化氧化铝，同时将高温合成的氯化钠、氯化钾和氯化镁蒸发去除，提高空心涡轮叶片陶瓷铸型的高温力学性能。