[發(fā)明專利]用于制備陶瓷升液管的材料、陶瓷升液管及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010173538.8
• 申請(qǐng)日: 2020-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113387688A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董安平;孫寶德;杜大帆;汪東紅;祝國(guó)梁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/10
• 分類號(hào): C04B35/10;C04B35/622;C04B35/63;C04B35/632
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;趙楠

本發(fā)明提供了一種用于制備陶瓷升液管的材料、陶瓷升液管及其制備方法，陶瓷升液管的材料由以下重量份數(shù)的原料組成：剛玉45～55份，莫來(lái)石35～45份，鋯英石5～15份。本發(fā)明由上述材料制備的陶瓷升液管，具有耐高溫、耐壓、抗侵蝕和抗震性優(yōu)良等特點(diǎn)，在高溫合金反重力鑄造過(guò)程的抽真空、充型、增壓和保壓階段會(huì)對(duì)升液管產(chǎn)生熱震，采用莫來(lái)石和鋯英石具有良好的抗熱震性能，能夠保證升液管在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不發(fā)生破損。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及耐火材料領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于制備陶瓷升液管的材料，用該材料制備高溫合金反重力鑄造的陶瓷升液管的方法，以及該方法制備的陶瓷升液管。

背景技術(shù)

先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)大推力和輕量化的巨大需求驅(qū)動(dòng)著復(fù)雜薄壁及超薄壁高溫合金鑄件得到越來(lái)越多的應(yīng)用。傳統(tǒng)重力條件下的高溫合金組織演變規(guī)律和缺陷形成機(jī)理很難直接描述復(fù)雜受限空間(內(nèi)腔和外形特別復(fù)雜、壁厚δ≤1.0mm、重力充型極其困難)中鑄件的凝固變化過(guò)程，這為用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的高溫合金復(fù)雜薄壁鑄件的完美成型和冶金質(zhì)量提升帶來(lái)了挑戰(zhàn)。與之相應(yīng)的，對(duì)高溫合金鑄件的結(jié)構(gòu)、性能的要求也越來(lái)越高，制造難度不斷加大。調(diào)壓鑄造可以使薄壁鑄件完整充型，在壓力下凝固，可以提高鑄件力學(xué)性能及內(nèi)部冶金質(zhì)量。

在高溫合金反重力鑄造過(guò)程中，高溫熔融金屬液(約1500℃)通過(guò)升液管被壓送至模殼中，由于溫度的急劇變化、受熱不均，會(huì)出現(xiàn)極大溫差以及由此而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，高速流動(dòng)的高溫金屬液會(huì)沖刷腐蝕升液管的內(nèi)壁。升液管作為承載高溫金屬熔體輸送的關(guān)鍵構(gòu)件，其質(zhì)量和穩(wěn)定性至關(guān)重要。調(diào)壓鑄造高溫合金過(guò)程中，下罐體壓力可達(dá)到0.6～0.8MPa，升液管受到很大的壓力作用。因此用于高溫合金反重力鑄造的升液管需要具有良好的高溫力學(xué)性能特別是抗熱震性、抗沖擊性、耐金屬液沖刷腐蝕性能。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)：申請(qǐng)?zhí)枮?01610645688.8的中國(guó)專利，公開(kāi)了一種升液管的配方及其制備方法，該升液管由重量百分比為85％-95％的致密剛玉、5％-15％的鉻質(zhì)材料，再加入上述兩種配料總重量的8％-15％的結(jié)合劑制成，可用于鋁鎂合金低壓鑄造和真空吸鑄，適用于比較低的溫度，通常用于700℃以下。而高溫合金反重力鑄造過(guò)程中的抗熱震性要求高，使用溫度高，這種升液管無(wú)法應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于制備陶瓷升液管的材料、陶瓷升液管及其制備方法，該升液管可以用于高溫合金反重力調(diào)壓、差壓和低壓鑄造。

根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面，提供一種用于制備陶瓷升液管的材料，所述陶瓷升液管的材料由以下重量份數(shù)的原料組成：剛玉45～55份，莫來(lái)石35～45份，鋯英石5～15份。

優(yōu)選地，所述剛玉成分為α-Al₂O₃。

優(yōu)選地，所述莫來(lái)石由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分組成：Al₂O₃為71.8％～77.2％，SiO₂為22.8％～28.2％。

優(yōu)選地，所述莫來(lái)石的粒度為0.5～3mm。選用此粒度范圍的莫來(lái)石，可增強(qiáng)升液管的強(qiáng)度和抗震性。

優(yōu)選地，所述材料由以下重量份數(shù)的組分組成：剛玉50～55份，莫來(lái)石40～45份，鋯英石10～15份。

根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面，提供一種陶瓷升液管的制備方法，包括，

按重量份數(shù)稱取原料為剛玉45～55份、莫來(lái)石35～45份以及鋯英石5～15份，并將上述原料進(jìn)行混合并進(jìn)行攪拌，攪拌2-4小時(shí)之后，得到混合物；

在所述混合物中加入結(jié)合劑，將所述結(jié)合劑與所述混合物充分混合均勻之后，采用機(jī)壓法得到陶瓷坯料，將所述陶瓷坯料進(jìn)行干燥，干燥之后，在1650～1750℃溫度下燒結(jié)，得到陶瓷升液管。

優(yōu)選地，所述結(jié)合劑選用亞硫酸紙漿廢液或純鋁酸鈣水泥。結(jié)合劑的作用是將剛玉粉末和莫來(lái)石粘合在一起。