[发明专利]一种用于航空发动机的陶瓷型芯的制备工艺

说明书

本发明公开了一种用于航空发动机的陶瓷型芯的制备工艺，包括以下步骤：步骤1，制备增强相粉：先制备出硼化铼纳米粉，然后以硼化铼纳米粉和钪盐反应液通过复合制备得到增强相粉；步骤2，准备硅基陶瓷型芯粉料：分别称取石英玻璃粉、硅酸锆粉、云母粉和增强相粉，并混合均匀；步骤3，制备硅基陶瓷型芯混料：称取增塑剂混入至硅基陶瓷型芯粉料，继续混合处理；步骤4，制备硅基陶瓷型芯：压制成型后，放入石墨炉内进行烧结，得到硅基陶瓷型芯。本发明主要采用的原料为石英玻璃粉、硅酸锆粉、云母粉和增强相粉，然后使用增塑剂进行黏结混合，在经过压制成型和烧结，最终得到的陶瓷型芯具有更好的耐高温性以及力学性能。

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，具体涉及一种用于航空发动机的陶瓷型芯的制备工艺。

背景技术

随着航空发动机推重比的不断升级，涡轮前进口温度不断提高，对发动机叶片的能力要求也越来越高。叶片从实现发展到空心，从多晶发展到单晶，叶片内腔形状也日趋复杂。陶瓷型芯是形成叶片内腔的关键部件，其制造技术已经成为空心冶炼制造的关键技术。

陶瓷型芯的性能在很大程度上取决于其基体材料的性能。以石英玻璃为主要材料的硅基型芯和以氧化铝为主要材料的铝基型芯是目前的两种主要陶瓷型芯。其中，硅基型芯易溶于碱液中，因此与铝基型芯相比更容易从空心叶片中脱除，但其耐火度较低，抗高温蠕变性能较差，因此通常在1550℃以下用于高温合金空心叶片的铸造。近年来，研究者通过在陶瓷基体中添加增强相来提升硅基陶瓷型芯的高温力学性能，但是现有的增强相对于陶瓷型芯的增强效果较为有限。

发明内容

针对现有技术中存在的现有的增强相对于陶瓷型芯的增强效果较为有限的问题，本发明的目的是提供一种用于航空发动机的陶瓷型芯的制备工艺。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种用于航空发动机的陶瓷型芯的制备工艺，包括以下步骤：

步骤1，制备增强相粉：

先制备出硼化铼纳米粉，然后以硼化铼纳米粉和钪盐反应液通过复合制备得到增强相粉；

步骤2，准备硅基陶瓷型芯粉料：

分别称取石英玻璃粉、硅酸锆粉、云母粉和增强相粉，并混合均匀，得到硅基陶瓷型芯粉料；

步骤3，制备硅基陶瓷型芯混料：

按量称取增塑剂混入至硅基陶瓷型芯粉料，继续混合处理，得到硅基陶瓷型芯混料；

步骤4，制备硅基陶瓷型芯：

将硅基陶瓷型芯混料置于模具中，压制成型后，放入石墨炉内进行烧结，得到硅基陶瓷型芯。

优选地，所述硅基陶瓷型芯的成分按照重量份数计算，包括：

80～100份石英玻璃粉、26～33份硅酸锆粉、15～21份增强相粉、10～15份云母粉和15～20份增塑剂。

优选地，所述石英玻璃粉的粒度为200～500目，其中，粒度为200～300目的石英玻璃粉、粒度为300～400目的石英玻璃粉与粒度为400～500目的石英玻璃粉的质量比为2～3:5:1～2。

优选地，所述硅酸锆粉的粒度为200～300目。

优选地，所述增强相粉的粒度为100～200目。

优选地，所述云母粉的成分中，氧化硅的质量占比不低于48％，氧化铝的质量占比不低于30％；云母粉的粒度为200～300目。

优选地，所述增塑剂由石蜡、蜂蜡和乙烯-醋酸乙烯共聚物按照质量比为86～92:5～8:1～3混合得到。

优选地，所述步骤1中，增强相粉为硼化铼/氧化钪复合物，硼化铼/氧化钪复合物的制备方法为：