[发明专利]一种大型薄壁陶瓷与合金复合体构件的铸造成形方法

说明书

本发明公开了一种大型薄壁陶瓷与合金复合体构件的铸造成形方法，属于复合体构件的铸造成形领域。本发明为了解决大型薄壁陶瓷与合金复合体构件不能铸造成形的问题。本发明的方法：一、混粉：将SiC纳米粉体与SiC微米粉体混合均匀，分成A、B两份，将A份与平均粒径为0.8～1.0mm的SiC粉体混合均匀，得到混合粉体C，将B份与Ti粉、TiAl粉混合均匀，得到混合粉体D；二、模具中铺粉，冷压；三、真空烧结，真空封装；三、压制蜡模；四、复合铸型；五、浇铸。本发明保证陶瓷与合金复合体构件可靠性，可靠性提升70％以上。

技术领域

本发明属于复合体构件的铸造成形方法；具体涉及一种大型薄壁陶瓷与合金复合体构件的铸造成形方法。

背景技术

大型薄壁陶瓷与合金复合体构件广泛应用于航天、航空、舰船、水下及军事工业，随着这些领域装备的发展对构件耐热、承载一体化复合性能的要求越来越多。合金易于成形复杂结构，但构件耐高温温度有限；陶瓷耐高温温度高，但不易于成形复杂形状构件，同时陶瓷构件单独使用时抵抗应力和冲击载荷能力低，承载能力差。将合金与陶瓷制成复合体构件，可满足耐热、承载一体化结构使用需求。但是由于这类构件结构复杂，特别是针对一些含有细小孔径的封闭结构，传统的合金与陶瓷结合方法已不能满足新型耐热、承载一体化构件制造需求，急需开发全新的合金与陶瓷一体化构件成形技术，满足合金与陶瓷异种材料复合体构件成形的需求。

金属和陶瓷的机械复合主要有热套法和螺栓连接法，其中热套连接是利用金属比陶瓷的热膨胀系数明显大的固有特性，在高温时金属膨胀可套在陶瓷外侧，随后冷却过程中，金属的收缩量比陶瓷大而紧密地连接在一起。热套法已部分用于涡轮增压转子与金属轴的连接生产。但是热套法获得的复合件会产生很大的残余应力，且不能用于高温耐热环境。

螺栓固定的复合件可以拆卸，方法简单，结合强度较高，但需要在陶瓷上钻孔，加工难度大，且不适合用于薄壁复杂结构。对于复杂薄壁结构，无法采用螺栓连接和镶嵌方式进行合金与陶瓷结合；热套法结合的金属与陶瓷复合构件只能在远低于热套温度的环境下使用，无法用于耐热环境；采用液相焊接的金属/陶瓷复合构件，由于连接介质软化温度低，无法用于耐热环境；而固态连接必须在高温下长时间进行，导致母材和界面严重劣化，可靠性太低无法满足耐热、承载一体化性能要求。针对新型耐热、承载及复杂结构一体化复合性能使用要求，进行合金与陶瓷异种材料复合体构件整体成形，将是先进材料及制造领域的重要发展趋势。

发明内容

本发明要解决现有大型薄壁陶瓷与合金复合体构件不能成形的问题，进而提出一种大型薄壁陶瓷与合金复合体构件的铸造成形方法。本发明方法实现了大型薄壁陶瓷与合金复合体构件铸造成形，获得复合体铸件性能优异，可满足耐热、承载及复杂结构一体化使用要求。

为解决上述问题，本发明一种大型薄壁陶瓷与合金复合体构件的铸造成形方法是通过下述步骤完成的：

步骤一、将SiC纳米粉体与SiC微米粉体按1:1的体积比混合均匀，分成A、B两份，其中，A份与B份的体积比为(2～4):(8～6)，

将A份与平均粒径为0.8～1.0mm的SiC粉体按(1～3):(5～2)的体积比混合均匀，得到混合粉体C，将B份与Ti粉、TiAl粉按照(5～10):(4～6):1的体积比混合均匀，得到混合粉体D；

步骤二、将混合粉体D沿模样表面均匀铺粉于模具中，然后将混合粉体C均匀铺于混合粉体D上，再将平均粒径为1.0～1.2mm的SiC粉体均匀铺于混合粉体C上，然后加压冷压，冷压完毕后卸压、开模取出，得到冷压陶瓷块；

步骤三、然后真空烧结，随炉缓慢真空冷却，取出后立即用塑料薄膜真空封装；

步骤四、压制蜡模；