[发明专利]高强度陶瓷型芯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种将改性硅酸铝陶瓷纤维、玄武岩纤维、莫来石纤维、氧化硅、氧化锆、氧化镁、石蜡和萜烯树脂按照100：5‑10：1‑5：200‑300：50‑60：20‑50：150‑300：100‑200的重量比进行混合、加热搅拌得到浆料；将所述浆料注入陶瓷型芯模具中进行压注，接着进行高温焙烧制得陶瓷型芯胚体；最后，将所述陶瓷型芯胚体浸入硅溶胶溶液中后烘干；该高强度陶瓷型芯的原料简单且来源丰富，该陶瓷型芯具有优异的拉伸强度。

技术领域

本发明涉及铸造领域，具体地，涉及一种高强度陶瓷型芯及其制备方法。

背景技术

合金铸件的复杂内腔主要通过使用预制的陶瓷型芯来成型，并待铸件铸成后设法脱除。其工艺流程如下：陶芯制备、含陶芯的蜡模制备、制壳、型壳脱蜡和焙烧、合金浇铸、脱芯。众所周知，随着我国发展大型飞机项目和各种新型发动机研制项目的启动，对钛合金精密铸件的形体、结构及其性能提出了更高的要求。

目前，研究较为广泛的氧化硅、氧化硅基陶瓷型芯，因型芯材料不具备对熔融钛合金良好的化学反应惰性且脱芯工艺复杂很难应用于钛合金精铸领域。由于氮化硼与熔融钛合金在高温下具有较高的化学反应惰性，且具良好的高温抗蠕变性能，氮化硼是一种很适合用做钛合金精铸用陶瓷型芯的骨料。近年来引起了相关科研人员的关注，如公开号200610028168.9的中国发明专利申请公开了一种用于钛及钛合金精密铸造的氮化硼陶瓷型壳的制备方法，该发明中采用氮化硼粉料及其醋酸锆或硅溶胶为粘结剂制成涂料浆。由于钛合金的形状越来越复杂，现在的钛合金铸件往往带有复杂内腔，这要求型芯在钛合金浇注过程中具备良好的高温抗蠕变性能进而保证形状的完整性同时也对对型芯的脱除性能提出了更高的要求。但氮化硼化学性能稳定给型芯脱除带来了一定困难尤其是对于形状复杂的型芯很难用机械方法进行清除。为了改善型芯的脱芯性能，氧化硅型芯材料也受到相关科研人员的关注，如CN102531648A的中国发明专利申请公开了一种钛合金铸造用氧化硅基体陶瓷型芯及制备方法，由于在钛合金精密铸造工艺较为复杂，从含陶芯的蜡模制备到合金的浇注时间一般均在两周以上，型芯在使用过程中要与水基涂料相接触。上述专利制备出的型芯遇水后即发生水化反应而造成型芯的溃散，因此，上述型芯难以实际应用于钛合金等需要高精密铸造领域且陶瓷的型芯强度要求也比较高难以满足。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度陶瓷型芯及其制备方法，该高强度陶瓷型芯的原料简单且来源丰富，该陶瓷型芯具有优异的拉伸强度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高强度陶瓷型芯的制备方法，包括：

将改性硅酸铝陶瓷纤维、玄武岩纤维、莫来石纤维、氧化硅、氧化锆、氧化镁、石蜡和萜烯树脂按照100：5-10：1-5：200-300：50-60：20-50：150-300：100-200的重量比进行混合、加热搅拌得到浆料；将所述浆料注入陶瓷型芯模具中进行压注，接着进行高温焙烧制得陶瓷型芯胚体；最后，将所述陶瓷型芯胚体浸入硅溶胶溶液中后烘干；

其中，所述改性硅酸铝陶瓷纤维是由硅酸铝陶瓷纤维依次偶联剂溶液预处理、致密化物理改性处理、预氧化、低温碳化和高温碳化后得到的。

本发明中还提供了一种上述制备方法制得的高强度陶瓷型芯。

通过上述技术方案，本发明选择将改性硅酸铝陶瓷纤维、玄武岩纤维和莫来石纤维按照特定的重量配比制得组合纤维作为陶瓷型芯的原料，并且与氧化硅、氧化锆、氧化镁、石蜡和萜烯树脂等原料混合得到浆料，再进行压注、高温焙烧制得陶瓷型芯，该陶瓷型芯具有优异的拉伸强度。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。