[發明專利]一種改善氧化鋁陶瓷型芯高溫性能的方法

有效

• 申請號: 201410628348.5
• 申請日: 2014-11-10
• 公開（公告）號: CN104387038A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 張世東;陳仲強;鄒建波;孫革
• 申請（專利權）人: 沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

技術領域

本發明屬于氧化鋁陶瓷型芯的制造技術領域，特別涉及一種改善氧化鋁陶瓷型芯高溫性能的方法。

背景技術

隨著現代航空技術的發展，使得葉片等零件的熔模鑄造技術不斷發展。熔模鑄造用的陶瓷型芯，特別是定向凝固和單晶葉片用的陶瓷型芯，必須具有不變形、不折斷、不易與熔融金屬劇烈反應的高溫性能，由于石英玻璃具有較小的熱膨脹系數，較高的熱穩定性及易與強堿反應等特點，因此以它為基體材料的硅基陶瓷型芯得到了廣泛應用。然而，當使用溫度高于1550℃時，硅基陶瓷型芯高溫穩定性下降，易蠕變變形，且合金中活性元素Al、Hf、C等易吸附于其表面，使其應用受到了限制。

氧化鋁是優良的高溫固體材料，其熔點高、強度高、化學穩定性好，是一種適合應用于高溫熔模鑄造的陶瓷型芯基質材料。目前國內氧化鋁陶瓷型芯常規的制造工藝為壓制型芯→焙燒→強化。由于國產原材料等方面的原因，國內按上述工藝研制的氧化鋁陶瓷型芯，多年來一直存在撓度較差的問題。如文件報道的國產最先進的AC-2氧化鋁陶瓷型芯1600℃撓度為1mm以上，很難滿足單晶葉片1550℃以上澆注的需要。

發明內容

本發明的目的是針對于國產氧化鋁陶瓷型芯存在的1600℃撓度差，不能滿足單晶葉片1550℃以上澆注的需要的問題，本發明提供了一種改善氧化鋁陶瓷型芯高溫性能的方法。該方法通過在氧化鋁陶瓷型芯粉料中加入多孔高純氧化鋁，并采用多次焙燒多次強化的工藝，使氧化鋁陶瓷型芯在1600℃撓度小于0.5mm，且高溫強度適中。

一種改善氧化鋁陶瓷型芯高溫性能的方法，包括如下步驟：

(1)氧化鋁型芯漿料的制備

將重量占40％～50％的F220電熔剛玉粉、重量占49％～59％的F600型氧化鋁粉及重量占1％的TiO₂，球磨混合2～3小時，得到芯料粉；

再將重量為芯料粉重量15％～20％的增塑劑加入到攪拌器中，加熱至115±5℃，待熔化后，將芯料粉加入攪拌器中，攪拌20～25小時，得到氧化鋁型芯漿料；

其中，所述的F600型氧化鋁粉為F600型多孔高純氧化鋁粉和F600型電熔剛玉粉的混合物，F600型多孔高純氧化鋁粉占混合物重量的50％～80％，余量為F600型電熔剛玉粉；所述的增塑劑為常用的型芯用增塑劑，較好的為石蠟、蜂蠟和聚乙烯的混合物；

(2)型芯壓制

將型芯壓注機的模具溫度控制在30～35℃，氧化鋁型芯漿料料溫控制在100±5℃，將漿料注入壓注機的模具中壓制成型，壓制時間45～55s，得到型芯；

(3)型芯一次焙燒

將型芯置于焙燒爐內，200℃保溫3～4小時，400℃保溫2～2.5小時，600℃保溫2～2.5小時，900℃保溫2～2.5小時，1250℃保溫4～5小時，然后隨爐冷卻至100℃以下出爐；

(4)型芯一次高溫強化劑強化

將一次焙燒后的型芯置于高溫強化劑中，浸泡強化0.5～4小時；

(5)型芯二次焙燒

將一次高溫強化劑強化后干燥的型芯置于焙燒爐中，由室溫經10～20小時升溫至1300～1400℃后，保溫4～5小時，然后隨爐冷卻至100℃以下出爐；

(6)型芯二次高溫強化劑強化

將二次焙燒后的型芯置于高溫強化劑中，浸泡強化0.5～4小時；

(7)型芯的低溫強化劑強化

將二次高溫強化劑強化后干燥的型芯置于低溫強化劑中，浸泡強化2～4小時；

(8)型芯烘烤

將經低溫強化劑強化的型芯在120～160℃烘烤1～3小時，得到最終型芯產品；

為了進一步提高型芯的強度，控制撓度，可在一次高溫強化后，型芯二次焙燒之前，進行再一次高溫強化劑強化，方法為：將一次高溫強化劑強化后干燥的型芯置于高溫強化劑中，浸泡強化0.5～4小時；

其中，所述的高溫強化劑為常用的高溫強化劑，如硅酸乙酯水溶液等；所述的低溫強化劑為常用的低溫強化劑，如環氧樹脂等。

本發明與現有技術相比，其優點在于：