[發明專利]一種面向單晶高溫合金零件的陶瓷鑄型制備方法

在審

• 申請號: 201710283890.5
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107243590A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 魯中良;徐文梁;楊強;李滌塵
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B22C1/00
• 分類號: B22C1/00;B22C9/22;B33Y10/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種面向單晶高溫合金零件的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，根據需求設計陶瓷鑄型；

步驟二，配制陶瓷漿料；

步驟三，將步驟一中的陶瓷鑄型三維模型轉換為STL格式，按照零件最小特征要求確定分層厚度并進行分層切片，分層厚度20μm～100μm，確定成型取向并加支撐處理，得到光固化成型機用數據；使用基于面曝光法的光固化快速成型機，將步驟二中配制的陶瓷漿料加入成型機的液槽內，進行陶瓷鑄型素坯的制備；

步驟四，對陶瓷鑄型素坯進行后處理；

步驟五，在高溫燒結爐中，按照預定升溫工藝，在1500℃～1700℃溫度范圍完成步驟四中制備的陶瓷鑄型素坯的高溫燒結，得到面向單晶高溫合金零件陶瓷鑄型。

2.根據權利要求1所述的一種面向單晶高溫合金零件的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，所述步驟一中，設計陶瓷鑄型的具體方法如下：

按照鑄造工藝要求確定總體結構、澆注系統、選晶系統、鑄型壁厚的基本參數；使用三維CAD建模軟件進行零件陶瓷鑄型建模；使用Procast鑄造模擬軟件對澆注溫度、鑄型溫度、抽拉速率條件下陶瓷鑄型應力、溫度場、晶體生長進行模擬分析，根據模擬結果對陶瓷鑄型進行設計迭代；最終得到定向凝固溫度場均勻，并且鑄造缺陷少的陶瓷鑄型結構及設計參數，建立陶瓷鑄型三維模型。

3.根據權利要求1所述的一種面向單晶高溫合金零件的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，所述步驟二中，配制陶瓷漿料的具體方法如下：

將光敏樹脂及分散劑采用機械攪拌方式均勻混合，攪拌過程中逐漸加入陶瓷粉體及燒結助劑，最后采用球磨方法使固相分散均勻；

其中，陶瓷粉體的體積分數占陶瓷漿料總體積的40％～60％；燒結助劑含量為陶瓷粉體質量百分比的0.5％～2％；分散劑含量為陶瓷粉體質量百分比的0.5％～2％；其余為液態UV光敏樹脂，均勻混合后真空除氣，得到光敏樹脂基陶瓷漿料。

4.根據權利要求3所述的一種面向單晶高溫合金零件的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，所述陶瓷粉體主要為氧化鈣，粒徑為0.1μm～100μm，燒結助劑為納米ZrO₂或者納米Y₂O₃中的一種或兩種按照質量比1:1的均勻混合物。

5.根據權利要求1所述的一種面向單晶高溫合金零件的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，所述步驟四中，對陶瓷鑄型素柸進行后處理的具體方法如下：

用工業酒精清洗步驟三中制備的陶瓷鑄型素坯，置于后處理光固化箱中進一步固化3～5h，然后置于干燥箱內在40～50℃溫度范圍內保溫5～10h使殘留的液態有機物揮發，人工去除支撐并光整內腔表面，在高溫燒結爐內600～900℃溫度范圍內保溫3～6h脫除有機物。

6.根據權利要求1所述的一種面向單晶高溫合金零件的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，所述步驟五中，得到面向單晶高溫合金零件陶瓷鑄型后，對陶瓷鑄型進行防水處理。

7.根據權利要求6所述的一種面向單晶高溫合金零件的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，所述進行防水處理的具體方法如下：

將步驟五中制備的陶瓷鑄型置于200～300℃的二氧化碳氣氛箱中，在鑄型表面原位生成致密的碳酸鈣層。