[發明專利]一種Y2O3與Al2O3復合陶瓷管及其制備該陶瓷管的方法

有效

• 申請號: 200910079975.7
• 申請日: 2009-03-16
• 公開（公告）號: CN101531534A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 唐曉霞;張花蕊;高明;張虎
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/10;C04B35/505;B28C1/04;B28B21/02;B28B21/72
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明涉及一種適用于成型鑄錠用的陶瓷管。更特別地說，是指一種采用注漿成 型工藝先制得Al₂O₃外層管，然后在Al₂O₃外層管的內壁上注漿成型制Y₂O₃內層， 從而得到具有雙層材料體系的Y₂O₃與Al₂O₃復合陶瓷管。

背景技術

定向凝固技術是通過建立特定方向的溫度梯度，使熔融合金沿著與熱流相反的方 向凝固的一種鑄造工藝，通常合金鑄錠具有特定的結晶取向。定向凝固技術最突出的 成就是在航空工業中的應用。自1965年美國普拉特·惠特尼航空公司采用高溫合金 定向凝固技術以來，這項技術已經在許多國家得到應用。采用定向凝固技術可以生產 具有優良的抗熱沖擊性能、較長的疲勞壽命、較好的蠕變抗力的航空用部件。

研究定向凝固合金的凝固特性、工藝特點及組織性能時，通常使用陶瓷管制備各 種規格的定向凝固棒材，即在陶瓷管中進行金屬合金晶粒定向生長從而獲得具有特定 晶體取向的合金材料。常用的Al₂O₃陶瓷管最高使用溫度可達1650℃，價格便宜， 生產廠家較多，可滿足一般金屬及合金的定向凝固使用；但在對Ti合金、稀土合金 及含Ti、Al、Nb、Hf、稀土元素(如Tb、Dy)等高活性金屬的合金進行定向凝固 時，由于Al₂O₃陶瓷管的化學穩定性較低，容易在和金屬液接觸的界面處產生一個污 染層，特別是定向凝固工藝要求在高的過熱度下長時間保溫，更加劇了熔體與陶瓷管 之間的化學反應，甚至于使熔體中融入大量的氧化物夾雜。如在使用Al₂O₃陶瓷管對 Ni-44Ti-6Al合金定向凝固時，在加熱溫度1550℃時，經半小時后合金中的氧含量 由500ppm增加到1.3％。因此，有必要發展一種高化學穩定性、高使用溫度，抗熱 震性能滿足定向凝固急冷要求的陶瓷管。

氧化釔(Y₂O₃)是一種難熔氧化物，其熔點高達2400℃以上，1500℃下的分 解壓為1.62×10^-2MPa。Y₂O₃陶瓷不僅具有優良的耐熱性和高溫穩定性，而且具有 較好的化學穩定性，在高溫下不易與Ti、Al等活潑金屬發生反應，因此是制作Ti合 金、稀土合金及含Ti、Al、Nb、Hf、稀土元素(如Tb、Dy)等高活性金屬的合金 定向凝固成型用陶瓷管的首選材料。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種具有雙層結構的Y₂O₃與Al₂O₃復合陶瓷管，該陶 瓷管的外層管采用Al₂O₃粉料，內層采用Y₂O₃多級粉粉料。該陶瓷管由Al₂O₃外層 管和Y₂O₃內層構成，Y₂O₃內層采用注漿成型方法制備在Al₂O₃外層管的內壁。Al₂O₃外層管的厚度記為D，Y₂O₃內層的厚度記為d，則有d＝0.005D～0.5D。