[发明专利]碳化硅增强硅基陶瓷型芯及其制备方法

权利要求书

1.一种碳化硅增强硅基陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述的碳化硅增强硅基陶瓷型芯包括原料为：碳化硅粉末、碳化硅晶须、金属钇粉末、氧化硅和粘结剂；其中：

所述的碳化硅粉末为纯度为99%以上，D50粒径分布及质量百分含量为：325μm-550μm占4%-15%，120μm-180μm占30%-35%，38μm-70μm占30%-55%；18μm-23μm占25%-40%；

所述的碳化硅晶须加入质量为碳化硅粉末的10-18%；

所述的氧化硅粉末加入质量为碳化硅粉末的30-50%；

所述的金属钇粉末加入质量为碳化硅粉末的0.1-0.8%；

所述的粘结剂加入质量为上述碳化硅粉末、碳化硅晶须、金属钇粉末和氧化硅材料质量总和的10%-25%；

所述的制备方法包括以下步骤：

(1)按碳化硅增强硅基陶瓷型芯原料比例进行备料；

(2)将原料搅拌均匀混合后，压制成坯后，在烧结炉内进行烧结后，冷却制得碳化硅增强硅基陶瓷型芯，其中，所述的烧结采用两段烧结，其中，所述的一段烧结温度为1000-1250℃，烧结时间为1-2h，二段烧结温度为1350-1650℃，烧结时间为0.5-1.5h，经检测，制备的碳化硅增强硅基陶瓷型芯1520℃高温抗折强度为31.1-42.6 MPa，浇铸合格率为85-89%，脱芯周期7-9h，长宽厚的收缩率分别为0.18-0.32%、0.08-0.2%和0.1-0.47%，孔隙率为25-28%。

2.根据权利要求1所述的碳化硅增强硅基陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述的碳化硅晶须平均粒径为100nm，比表面积为30m²/g，晶须直径0.05-1μm，长度为10-100μm。

3.根据权利要求1所述的碳化硅增强硅基陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述的氧化硅粉末粒度为62μm-90μm。

4.根据权利要求1所述的碳化硅增强硅基陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，一段烧结前具体采用梯度升温工艺升温至一段烧结温度，具体过程为：

(1)一段升温：0℃-(250-300℃)，升温速率3-5℃/min，保温时间2.8-3.5h；

(2)二段升温：(250-300℃)-(550-650℃)升温速率1-3℃/min，保温时间2-3h；

(3)三段升温：(550-650℃)-(1000-1250℃)升温速率3-5℃/min，烧结时间1-2h，完成一段烧结。

5.根据权利要求1所述的碳化硅增强硅基陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，二段烧结的具体过程为：(1000-1250℃)-(1350-1650℃)，升温速率1-5℃/min，烧结时间0.5-1.5h，完成二段烧结。

6.根据权利要求1所述的碳化硅增强硅基陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，烧结炉为氧气氛围的梭式窑，烧结在氧气气氛下进行，烧结过程中，梭式窑内烟道废气中氧气体积百分含量为2.5-5%，所述的梭式窑内助燃空气流量为15-38m³/min，燃气流量为1.1-2.1m³/min。

7.根据权利要求1所述的碳化硅增强硅基陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，制备的碳化硅增强硅基陶瓷型芯为定向、单晶空心叶片铸造用陶瓷型芯。