[发明专利]碳化硅增强硅基陶瓷型芯及其制备方法

说明书

本发明的碳化硅增强硅基陶瓷型芯及其制备方法，陶瓷型芯原料包括碳化硅、碳化硅晶须、氧化硅、金属钇粉末和粘结剂；碳化硅晶须加入量为碳化硅粉末的10‑18％；氧化硅加入量为碳化硅粉末30‑50％；金属钇粉末加入量为碳化硅粉末的0.1‑0.8％，粘结剂加入量为上述材料质量总和的10％‑25％。制备时先进行干粉混合，然后再将混合均匀的粉料逐步加入融化的粘结剂中，压制成型，并在氧气氛围的梭式窑中烧结，终烧温度为1350‑1650℃成型后制得补强的陶瓷型芯，该陶瓷型芯通过碳化硅复合，抗折断层具有大量球形样貌，产品强度明显提高，具有优异的物理性能，可以提高产品的耐高温、抗冲击等性能，并且提高了陶瓷型芯在1450℃在以上的工作时间。

技术领域：

本发明属于精密铸造-陶瓷型芯技术领域，具体涉及一种碳化硅增强硅基陶瓷型芯及其制备方法。

背景技术：

随着冷却技术的不断发展，叶片内腔的形状日渐复杂，须采用陶瓷型芯在熔模铸造中形成。因此陶瓷型芯的技术发展直接影响着空心叶片的水平，它一直是空心叶片发展铸造中的瓶颈，决定了铸造叶片的尺寸精度、合格率以及生产成本。因此，对陶瓷型芯材料和制造技术进行不断改进十分重要。

硅基陶瓷型芯具有热膨胀系数小、优良的热稳定性、机械强度高、化学稳定性好和脱芯方便等优点，尤其是相对于其他类型陶瓷型芯，硅基陶瓷型芯脱除周期短，效率高，使硅基陶瓷型芯广泛应用在空心涡轮叶片制造领域，国际上对该系列陶瓷型芯作了大量的研究工作。现有的陶瓷型芯在浇注定向及单晶空心叶片时，由于高温性能较差而时常发生变形甚至断裂，严重影响了叶片的成品率。因此，开发具有优异综合性能特别是良好的抗高温蠕变性能的硅基陶瓷型芯对定向、单晶空心叶片的生产具有重大意义。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种碳化硅增强硅基陶瓷型芯及其制备方法，该碳化硅增强陶硅基瓷型芯具有通过碳化硅氧化复合及碳化硅晶须为核心骨架的连接支撑，补强的陶瓷型芯具有优异的物理性能，可以提高产品的耐高温、抗冲击、耐高温寿命等性能。同时本技术制备的为纯硅基陶瓷型芯，其脱除效果具有明显优势，尤其适用于较薄、厚大复杂尺寸陶瓷型芯。能够大幅避免因厚大复杂尺寸导致的脱芯周期长，较薄复杂尺寸脱芯强度差导致断芯、高温寿命短等问题、进一步的避免了金属浇注过程中断芯导致的产品浪费问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳化硅增强硅基陶瓷型芯，包括的原料为：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。

所述的氧化硅粉末粒度为62μm-90μm。

所述的粘结剂为液体石蜡和石蜡按质量比为(0.2-1)：(1.5-2)的混合物。

所述的碳化硅增强硅基陶瓷型芯的制备方法，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；