[發明專利]一種空心渦輪葉片一體化陶瓷鑄型的型芯型殼定制方法

有效

• 申請號: 201310289486.0
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103360079A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 李滌塵;魯中良;荊慧
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;西安瑞特快速制造工程研究有限公司
• 主分類號: C04B35/622
• 分類號: C04B35/622;B28B1/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

1.一種空心渦輪葉片一體化陶瓷鑄型的型芯型殼定制方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）基于光固化快速成型工藝設計并制造空心渦輪葉片一體化樹脂模具，并在型殼和型芯的不同部位分別設置澆口；

2）基于凝膠注模工藝，針對所要澆注的型殼或型芯，制備固相含量不同的陶瓷漿料；

3）在所制備的陶瓷漿料中加入催化劑和引發劑并攪拌均勻，在真空環境下，向空心渦輪葉片一體化樹脂模具的不同澆口同時澆注所對應的陶瓷漿料；待陶瓷漿料原位固化后，形成型芯、型殼成分不同的一體化陶瓷坯體；

4）將一體化陶瓷坯體放入冷凍柜中，待坯體中結晶水完全凍結后，將其從冷凍柜移至干燥室，通過真空冷凍干燥去除一體化陶瓷坯體中的水分；

5）待一體化陶瓷坯體中水分完全去除后，對一體化陶瓷坯體進行燒結，獲得型芯、型殼材料差異化的空心渦輪葉片一體化陶瓷鑄型。

2.如權利要求1所述的空心渦輪葉片一體化陶瓷鑄型的型芯型殼定制方法，其特征在于，根據型殼、型芯的鑄造性能要求選擇不同的陶瓷漿料為：

在保證燒結強度和精度情況下從提高透氣性和退讓性要求來選擇澆注型殼的陶瓷漿料；

在保證燒結強度和精度情況下從提高強度和易脫除性來選擇澆注型芯的陶瓷漿料。

3.如權利要求1或2所述的空心渦輪葉片一體化陶瓷鑄型的型芯型殼定制方法，其特征在于，澆注型殼的陶瓷漿料為含有氧化鋁、氧化鎂、氧化釔和氧化鈦的陶瓷漿料，其固相含量小于60%；

澆注型芯的陶瓷漿料為含有氧化鋁、氧化鎂、納米氧化硅的陶瓷漿料，其固相含量大于60%。

4.如權利要求3所述的空心渦輪葉片一體化陶瓷鑄型的型芯型殼定制方法，其特征在于，所述的澆注型殼的陶瓷漿料能夠保證燒結強度和精度，還能夠提高孔隙率滿足型殼對透氣性和退讓性要求；

所述的澆注型芯的陶瓷漿料在燒結過程中會形成強化相莫來石，能夠有效提高燒結強度；在保證漿料流動性的前提下越提高其固相含量，越能夠提高陶瓷燒結的致密度從而提高燒結強度。

5.如權利要求3所述的空心渦輪葉片一體化陶瓷鑄型的型芯型殼定制方法，其特征在于，所述的陶瓷漿料的制備為：

1）按凝膠注模工藝要求，將一定質量比例的丙烯酰胺、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺和聚丙烯酸鈉，混合后加入去離子水，攪拌溶解，配制成有機物質量濃度為10～20%的預混液；

2）按澆注型殼的陶瓷漿料、澆注型芯的陶瓷漿料的要求配制固體粉料；

3）將固體粉料分別加入到預混液中，充分攪拌、分散，并調節pH為9～11，分別得到澆注型殼的陶瓷漿料、澆注型芯的陶瓷漿料。

6.如權利要求3所述的空心渦輪葉片一體化陶瓷鑄型的型芯型殼定制方法，其特征在于，澆注型殼的陶瓷漿料的固體粉料包括以下組分的氧化物：

85～90份的氧化鋁、1～5份的氧化鎂、5～10份的氧化釔、0.2～1份的氧化鈦；其中氧化鋁至少包括粒徑為30～40μm和2～5μm的兩種顆粒；氧化鎂、氧化鈦的粒徑大小均為30～40μm；氧化釔的粒徑大小為2～5μm；

澆注型芯的陶瓷漿料的固體粉料包括以下組分的氧化物：

80～90份的氧化鋁、2～5份的氧化鎂，0.2～0.5份的氧化硅；其中氧化鋁至少包括粒徑為30～40μm和2～5μm的兩種顆粒；氧化鎂的粒徑大小均為30～40μm，氧化硅粒徑大小為20～30nm。

7.如權利要求1所述的空心渦輪葉片一體化陶瓷鑄型的型芯型殼定制方法，其特征在于，空心渦輪葉片一體化樹脂模具上設有多個澆口，通過一個澆口澆注一種陶瓷漿料以成型某一鑄型部位。

8.如權利要求1所述的空心渦輪葉片一體化陶瓷鑄型的型芯型殼定制方法，其特征在于，在真空環境下澆注陶瓷漿料時，真空度設定為陶瓷漿料不沸騰的臨界值。

9.如權利要求1所述的空心渦輪葉片一體化陶瓷鑄型的型芯型殼定制方法，其特征在于，陶瓷漿料通過真空鑄型機向空心渦輪葉片一體化樹脂模具進行澆注，并且通過真空鑄型機提供外加振動以促進澆注過程中陶瓷漿料中氣泡的排出。

10.如權利要求1所述的空心渦輪葉片一體化陶瓷鑄型的型芯型殼定制方法，其特征在于，所述一體化陶瓷坯進行燒結時的溫度為1250～1350℃。