[發明專利]一種基于光固化技術單晶雙層壁空心渦輪葉片的制備方法

有效

• 申請號: 202010051641.5
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111231050B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 梁靜靜;安曉龍;李金國;周亦胄;孫曉峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B22C9/22
• 分類號: B22C9/22;B28B1/00;B28B17/02;B33Y10/00;B33Y40/10;F01D5/18;F01D5/28;C04B35/14;C04B35/622
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種基于光固化技術單晶雙層壁空心渦輪葉片的制備方法，其特征在于，該方法主要包括制備硅基陶瓷型芯漿料；制作復雜雙層壁硅基陶瓷型芯三維模型；對型芯三維模型進行切片處理并進行3D打印路徑編程、導入STL格式文件和加入硅基陶瓷型芯漿料進行光固化3D打印型芯；將型芯素坯進行干燥、燒結工藝；利用陶瓷型芯進行貼蠟模處理并制作澆注鑄型；在單晶爐中進行單晶澆注獲得雙層壁空心渦輪葉片；

該方法具體步驟如下：

(1)取微米級和納米級混合的球形硅基陶瓷粉末：粒度20～40nm、99.9wt％純度的熔融石英二氧化硅，以及粒度100～300μm、純度99wt％的二氧化硅，以及氣相人工合成疏水性二氧化硅，其中：納米粉為硅基陶瓷粉末總質量的60％～75％，微米粉為硅基陶瓷粉末總質量的10％～25％，氣相人工合成疏水二氧化硅為硅基陶瓷粉末總質量的5％～20％；

(2)取微米級和納米級混合的硅基陶瓷粉末、單體、交聯劑、分散劑、光引發劑、光吸收劑及礦化劑；

(3)將硅基陶瓷粉末和礦化劑混合，將混合物進行球磨處理；

(4)將球磨后的混合物過篩后，干燥處理，得到干燥后混合均勻的混合粉末；

(5)將光引發劑、光吸收劑和分散劑置于配制好的單體中混合，形成混合物；

(6)將步驟(5)混合的混合物與步驟(4)的混合粉末進行混合，利用不同功率的攪拌機進行攪拌為粘稠狀混合物，攪拌過程中逐漸調整攪拌機轉速直至獲得光固化用硅基陶瓷型芯漿料；

(7)利用Autodesk inventor建立復雜雙層壁硅基陶瓷型芯三維模型，運用Simplify3D對型芯三維模型進行切片處理并采用C++進行3D打印路徑G代碼編程為STL格式，然后將步驟(6)配制好的高固相含量、高打印性能、高反應效率、流動沉降性能更穩定優異的光固化用硅基陶瓷型芯漿料放入光固化設備的收料口中，運行程序導入STL格式文件利用光固化3D設備打印硅基陶瓷型芯素坯；

(8)將步驟(7)打印的硅基陶瓷型芯素坯進行清洗、干燥、燒結得到最終的復雜雙層壁硅基陶瓷型芯；

(9)將步驟(8)燒結后的硅基陶瓷型芯進行貼蠟模處理，然后制作空心葉片澆注鑄型型殼；

(10)將步驟(9)制作好的型殼放入單晶爐中進行單晶復雜雙層壁內腔渦輪葉片澆注。

2.按照權利要求1所述的基于光固化技術單晶雙層壁空心渦輪葉片的制備方法，其特征在于，第一步配制高固相含量、高打印性能、同時流動沉降性能更穩定優異的硅基陶瓷型芯漿料；第二步根據需要獲得的單晶空心雙層壁發動機葉片得到復雜雙層壁硅基陶瓷型芯的三維模型，將型芯三維模型進行切片處理并進行光固化3D打印路徑編程；第三步將型芯的STL格式文件導入光固化3D打印機中，并結合第一步配制好的硅基陶瓷型芯漿料進行逐層打印，獲得光固化雙層壁型芯素坯；第四步將型芯素坯進行干燥、燒結工藝，最終獲得光固化3D打印的復雜雙層壁硅基陶瓷型芯；第五步利用陶瓷型芯進行貼蠟模處理并制作澆注鑄型；第六步在單晶爐中進行單晶澆注獲得雙層壁空心渦輪葉片。