[发明专利]一种编织碳纤维增强陶瓷型芯、其制备方法以及相应的熔模铸造方法

权利要求书

1.一种编织碳纤维增强陶瓷型芯，包括陶瓷基体和强化结构，其特征在于，所述强化结构位于所述陶瓷基体内部，所述陶瓷基体包覆所述强化结构，所述强化结构由至少部分交叠的纤维材料构成，所述纤维材料包括碳纤维，所述强化结构强化所述陶瓷基体，使得所述陶瓷型芯1550℃的强度不低于25MPa。

2.根据权利要求1所述的陶瓷型芯，其特征在于，所述强化结构是由至少部分交叠的纤维材料构成二维结构，所述二维结构为长度、宽度的尺寸显著大于厚度尺寸的片状、层状或网状结构。

3.根据权利要求2所述的陶瓷型芯，其特征在于，所述强化结构由纤维材料编织而成。

4.根据权利要求3所述的陶瓷型芯，其特征在于，所述强化结构为纤维材料经过二维编织制成的纤维织物。

5.根据权利要求4所述的陶瓷型芯，其特征在于，所述强化结构为单层的、2×2二维编织形成的纤维织物。

6.根据权利要求1-5任一项所述的陶瓷型芯，其特征在于，所述陶瓷基体包括二氧化硅基体。

7.根据权利要求1-5任一项所述的陶瓷型芯，其特征在于，所述纤维材料在所述陶瓷型芯中的体积分数为30％-60％。

8.根据权利要求1-5任一项所述的陶瓷型芯，其特征在于，所述强化结构与所述陶瓷基体的界面上存在界面过渡层，所述界面过渡层由所述强化结构与所述陶瓷基体通过化学反应生成。

9.根据权利要求8所述的陶瓷型芯，其特征在于，所述界面过渡层包括SiC。

10.根据权利要求1-5任一项所述的陶瓷型芯，其特征在于，所述陶瓷型芯的气孔率为20-40％。

11.一种如权利要求1-10任一项所述的陶瓷型芯的制备方法，包括浆料制备步骤、素坯压制步骤和烧结步骤，

在所述浆料制备步骤中，将所述陶瓷基体的原料混合制备浆料；

在所述素坯压制步骤中，使用所述浆料压制得到素坯；

在所述烧结步骤中，将所述素坯烧结形成所述陶瓷型芯；

其特征在于，在所述素坯压制步骤之前还包括了强化结构制备步骤，

在所述强化结构制备步骤中，将纤维材料制备形成所述强化结构，在所述强化结构中，所述纤维材料至少部分交叠；

在所述素坯压制步骤中，将所述强化结构与所述浆料一起压制为所述素坯。

12.根据权利要求11所述的陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述素坯压制步骤包括浆料注入步骤、强化结构浸入步骤和挤压成型步骤，

在所述浆料注入步骤中，将熔融状态的所述浆料注入保温状态下的模具；

在所述强化结构浸入步骤中，将所述强化结构浸入在所述模具中处于保温状态的所述浆料；

在所述挤压成型步骤中，将所述模具合模，所述浆料和所述强化结构被挤压成型。

13.根据权利要求11所述的陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，在所述烧结步骤中，将所述素坯升温，使得所述强化结构的一部分气化，得到所述陶瓷型芯。

14.一种使用如权利要求1-10任一项所述的陶瓷型芯的熔模铸造方法，包括浇铸步骤和脱模步骤，

在所述浇铸步骤中，将金属熔体浇入陶瓷模具中，所述金属熔体冷却形成产品，所述陶瓷模具包括所述陶瓷型芯和与所述陶瓷型芯配合的陶瓷型壳；

在所述脱模步骤中，将所述陶瓷模具与所述产品脱除；

其特征在于，还包括低温退火步骤，所述低温退火步骤在所述脱模步骤之后进行，在所述低温退火步骤中，加热所述产品，使得残留在所述产品内部的所述强化结构全部气化。

15.根据权利要求14所述的熔模铸造方法，其特征在于，在所述脱模步骤中，使用碱液腐蚀所述产品内部的所述陶瓷型芯，从而将所述陶瓷型芯中的所述陶瓷基体从所述产品中脱除，至少部分所述强化结构仍残留在所述产品内部。