[發明專利]一種葉根加強型復合陶瓷渦輪葉片及其一體化成型方法

有效

• 申請號: 202110448011.6
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113024268B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 李愛軍;茅思佳;謝洪賓;朱界;高揚
• 申請（專利權）人: 上海大學紹興研究院;上海大學
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/565;C04B35/622;C04B35/638;B28B1/24
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉丹丹

本發明屬于渦輪葉片制造技術領域，特別涉及一種葉根加強型復合陶瓷渦輪葉片及其一體化成型方法。本發明提供的葉根加強型復合陶瓷渦輪葉片的一體化成型方法，包括以下步驟：將陶瓷原料依次進行混合球磨和造粒，得到注射料；所述陶瓷原料包括碳化硅微粉、碳化硅纖維、炭黑、粘結劑、表面活性劑和潤滑劑；將所述注射料注射入渦輪葉片模具中成型，得到生坯；將所述生坯依次進行脫脂和燒結，得到所述葉根加強型復合陶瓷渦輪葉片。測試結果表明，由本發明提供的方法制備得到的葉根加強型復合陶瓷渦輪葉片的密度為2.95～3.06g/cm³；精度為0.01mm；抗共振性能優良且具有良好的抗應力腐蝕性能。

技術領域

本發明屬于渦輪葉片制造技術領域，特別涉及一種葉根加強型復合陶瓷渦輪葉片及其一體化成型方法。

背景技術

渦輪葉片是渦輪發動機中渦輪段的重要組成部件，高速旋轉的葉片負責將高溫高壓的氣流吸入燃燒器(渦輪發動機)，以維持引擎的工作。現有的渦輪葉片需要組裝，由于葉片精度低，會導致共振的產生，應力集中在葉輪與葉片的結合點，造成葉根部斷裂，安全性差且使用壽命短。渦輪葉片的制備工藝直接影響到渦輪葉片的精度、葉片與葉根連接部位的強度，進而直接影響到渦輪發動機的壽命和安全性。

目前，渦輪葉片的制備方法主要是失蠟法，該方法包括依次進行的制作蠟膜、制作型殼、澆鑄金屬和脫殼等工序，該方法存在精度差(僅達到0.1mm)、強度低導致成品率低以及配套刷漿工藝要求高的問題。此外，中國專利CN108119188B通過編織纖維技術制造了陶瓷基復合材料渦輪葉片，不僅為了適于編織纖維而改變了渦輪葉片的經典構型，普適性差，而且該編織纖維技術同樣存在著精度低的問題，不適用于渦輪葉片普適性生產。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種葉根加強型復合陶瓷渦輪葉片及其一體化成型方法，本發明提供的方法工藝簡單，制備得到的葉根加強型復合陶瓷渦輪葉片精度高，使得葉根加強型復合陶瓷渦輪葉片具有強度高、耐應力腐蝕的特點。

為了實現上述發明的目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種葉根加強型復合陶瓷渦輪葉片的一體化成型方法，包括以下步驟：

將陶瓷原料依次進行混合球磨和造粒，得到注射料；所述陶瓷原料包括碳化硅微粉、碳化硅纖維、炭黑、粘結劑、表面活性劑和潤滑劑；

將所述注射料注射入渦輪葉片模具中成型，得到生坯；

將所述生坯依次進行脫脂和燒結，得到所述葉根加強型復合陶瓷渦輪葉片。

優選的，所述碳化硅微粉、碳化硅纖維和炭黑的質量比為(65～70)：(25～30)：(5～10)。

優選的，所述碳化硅微粉的粒徑為2～3μm；所述碳化硅纖維的直徑為1～1.5μm，長度為2～3μm；所述炭黑的粒徑為0.5～1μm。

優選的，所述粘結劑包括高密度聚乙烯或聚丙烯；

所述表面活性劑包括硬脂酸、油酸和有機硅烷中的一種或多種；

所述潤滑劑包括石蠟、微晶石蠟和植物油中的一種或多種。

優選的，所述炭黑、粘結劑、表面活性劑和潤滑劑的質量比為(5～10)：(15～20)：(10～15)：(70～75)。

優選的，所述混合球磨的轉速為350～400rpm，時間為5～6h；

所述造粒的溫度為150～200℃，時間為2～3h。

優選的，所述注射中注射料的融化溫度為160～185℃，注射壓力為100～150MPa。

優選的，所述脫脂包括依次進行的溶劑脫脂和熱脫脂；