[发明专利]一种精密铸造用氧化钇基陶瓷型芯及其制备方法

说明书

本发明是一种精密铸造用氧化钇基陶瓷型芯及其制备方法，氧化钇基陶瓷型芯的原材料粉体的组成及重量百分比为：氧化镧、氧化铈、氧化铕中的一种或几种的混合物5‑13％；硝酸钙、碳酸钙、氢氧化钙中的一种1‑3％；氧化钇余量。本发明技术方案解决了现有高活性合金高温铸造型芯使用温度低、强度不足的问题。

技术领域

本发明是一种精密铸造用氧化钇基陶瓷型芯及其制备方法，属于物理冶金中的精密铸造领域。

背景技术

精密铸造是现代工业复杂零部件的重要制造方式之一。其中，具有复杂内腔结构的空心铸件需要使用陶瓷型芯来保证零部件的内腔形状及尺寸。目前，较为成熟的陶瓷型芯主要以氧化铝和氧化硅为主要原材料，所制备的氧化铝和氧化硅基陶瓷型芯已经广泛应用于包括钢、高温合金等材料的精密铸造当中。但是，氧化铝基和氧化硅基陶瓷型芯在1600℃以上强度较低、易发生变形，且由于氧化铝和氧化硅在高温下化学活性高易于具有合金高温熔体发生界面反应，造成铸件质量下降或报废。但是，对于含有多种高活性元素的合金(诸如钛合金、钛铝合金、锆合金、铌合金、铌硅合金、铌钛合金、铌锆合金、钛锆合金)，其精密铸造过程中浇铸温度将超过1600℃，这些合金空心铸造零部件的制造需要能够承受1600℃以上高温且具有较低化学活性的陶瓷型芯。由此可见，氧化铝基陶瓷型芯和氧化硅基陶瓷型芯已经无法满足1600℃以上的使用需求。

发明内容

本发明针对上述情况，提供了一种精密铸造用氧化钇基陶瓷型芯及其制备方法，其目的是使制备的型芯可满足2100℃以下环境下钢、高温合金、钛及其合金、钛铝合金、铌及其合金、铌硅合金、锆及其合金等的空心铸件的精密铸造需求。

本发明的所提供的技术方案如下：

本发明技术方案提出了一种精密铸造用氧化钇基陶瓷型芯，其特征在于：该氧化钇基陶瓷型芯的原材料粉体的组成及重量百分比为：

氧化镧、氧化铈、氧化铕中的一种或几种的混合物5-13％；

硝酸钙、碳酸钙、氢氧化钙中的一种1-3％。

氧化钇余量。

在一种实施中，该氧化钇基陶瓷型芯的原材料粉体的组成及重量百分比为：

氧化镧、氧化铈、氧化铕中的一种或几种的混合物7％；

硝酸钙、碳酸钙、氢氧化钙中的一种3％。

氧化钇90％。

在一种实施中，该氧化钇基陶瓷型芯的原材料粉体的组成及重量百分比为：

氧化镧、氧化铈、氧化铕中的一种或几种的混合物5％；

硝酸钙、碳酸钙、氢氧化钙中的一种2％。

氧化钇88％。

上述氧化钇基陶瓷型芯的原材料粉体的组成及配比是本发明技术方案的核心，其在技术上的创新主要体现在：

1)现有用于陶瓷型芯的主要原材料是氧化铝和氧化硅，已经可以满足以镍基高温合金为代表合金的精密铸造，使用温度可达到1600℃。但是，随着制造技术的发展，对于钛合金、钛铝合金、锆合金、铌合金、铌硅合金、铌钛合金、铌锆合金、钛锆合金空心铸件的需求日趋急迫，但这些合金的浇注温度均在1600℃以上，且这些金属熔体的高温化学反应活性很高。而氧化铝基陶瓷型芯和氧化硅陶瓷型芯在1600℃强度和抗界面反应性已经无法满足要求。而氧化钇的熔点远高于氧化铝和氧化硅，可达2400℃左右，可保证陶瓷型芯1600-2100℃高温强度；并且其化学生成能低于上述合金中活性元素氧化物的生成能，铸造过程中不会于上述合金高温熔体发生反应，因此该型芯的使用温度远高于现有的氧化铝和氧化硅体系，可达2100℃。