【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及熔模鑄造，尤其涉及一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯及其制備方法。
技術介紹
1、定向/單晶鑄件熔模鑄造澆注過程中，陶瓷型芯要在1500℃左右的高溫合金液中停留至少1h，合金熔體中的活潑元素與陶瓷型芯易發生復雜的物理、化學相互作用，當物理、化學反應過程嚴重時，鑄件內腔就會出現腐蝕孔、坑造成鑄件的報廢。硅基陶瓷型芯由于易于脫芯、高溫力學性能適中，廣泛應用于定向/單晶葉片的生產，但硅基型芯中無定形的二氧化硅或細小、帶尖邊不規則形狀的石英玻璃顆粒易在高溫下與活潑金屬元素發生反應，降低產品合格率；而鋁基陶瓷型芯較硅基陶瓷型芯化學性能穩定、高溫力學性能優異，但其脫芯困難，脫芯后廢液不易處理，國內精鑄企業應用較少。
2、專利cn202111628366.x公開了一種氧化硅基陶瓷型芯，該氧化硅基陶瓷型芯使用的基體材料為石英玻璃粉，礦化劑為鋯英粉、氧化鋁粉和氧化鈣粉。粉料中按重量百分比含石英玻璃粉60％～95％，鋯英粉1％～30％，氧化鋁粉0.5％～5％，碳酸鈣粉0.1％～5％。以石蠟、蜂蠟、聚乙烯和聚乙二醇為熱壓注成型增塑劑。制備方法為把上述粉料球磨混合均勻，放入熔化的增塑劑中混煉，在陶瓷型芯成型機上熱壓注成型。壓注前在型芯模具中對應型芯截面厚大的位置預置石英玻璃棒/管，熱壓注成型的陶瓷型芯經修整、校型后放入箱式電阻爐中焙燒，其制備的氧化硅基陶瓷型芯具有高溫強度高、抗蠕變性能好、燒成收縮小、尺寸穩定、脫芯效率高的特征。
3、但上述技術方案中仍存在以下不足：(1)采用較為通用的鋯英粉作為礦化劑，鋯英粉所含雜
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提出了一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯及其制備方法，以解決現有技術中礦化劑高溫分解、易發生鑄件芯液反應，進而影響陶瓷型芯合格率的問題。
2、本專利技術的技術方案是這樣實現的：
3、本專利技術提供了一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯，按重量百分數計，所述陶瓷型芯包括如下化學組分：熔融石英玻璃粉70-90wt％、熱化學反應抑制劑3-15wt％和組合礦化劑7-15wt％。
4、本專利技術中，熔融石英玻璃粉作為陶瓷型芯的基體材料，提供型芯的主要結構和強度，具有良好的高溫穩定性和耐熱性；組合礦化劑提高型芯固相和液相燒結性能，促使陶瓷型芯的固液相燒結均勻分布，穩定型芯的高溫性能；熱化學抑制劑的添加有助于提高型芯的熱化學穩定性，減少與高溫合金熔體的反應。
5、在以上技術方案的基礎上，優選的，所述熱化學反應抑制劑包括yz-8粉和鋯酸釔粉，所述組合礦化劑包括氧化鋁微粉和ec95粉。
6、本專利技術中，采用氧化鋁基礦化劑，其中ec95粉，即電熔莫來石粉，為電熔材料，有穩定的莫來石晶相，在促進石英玻璃燒結、提高型芯高溫性能的基礎上，初始具有的莫來石晶體能分隔石英玻璃轉化的方石英相，抑制高溫下玻璃相的流動，使得方石英在升溫降溫時體積變化產生的應力得到釋放并提高型芯的高溫性能。以yz-8粉和鋯酸釔粉作為熱化學反應抑制劑，其中yz-8為8％氧化釔穩定氧化鋯，其高溫性能較為穩定，在型芯燒結過程中能保持穩定晶體結構，參與型芯的固相燒結，能保留其高溫性能的穩定性，進而提高型芯的穩定性；鋯酸釔同樣具有較高的高溫穩定性，高溫熔鑄過程中不與熔體發生化學反應能提高型芯的高溫熱化學穩定性。鋯酸釔與yz-8共同作用在提高型芯固相燒結性能的，使陶瓷型芯的固液相燒結較為均勻分布，同時穩定型芯的高溫性能。
7、在以上技術方案的基礎上，優選的，所述熱化學反應抑制劑中yz-8粉和鋯酸釔粉的質量比為(4-8):1。
8、在以上技術方案的基礎上，優選的，所述組合礦化劑中氧化鋁微粉和ec95粉的質量比為1:(3-6)。
9、在以上技術方案的基礎上，優選的，所述ec95粉中電熔料al2o3含量為94-97wt％，sio2含量為3-6wt％。
10、在以上技術方案的基礎上，優選的，所述氧化鋁微粉粒徑為5-7μm。
11、具體地，活性氧化鋁的主晶相為γ-氧化鋁，其氧離子以近似立方面心緊密堆積，鋁離子不規則的分布在氧離子圍成的八面體和四面體空隙種，這種結構使得γ氧化鋁粉具有較大的比表面積，也具有較高的活性更能促進石英玻璃的燒結同時在較低的燒結溫度下生產穩定的高耐火度的莫來石晶體，同時微細粉，使得生產的莫來石能均勻的彌散在型芯內部，提高型芯的高溫性能。
12、本專利技術提供了一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯的制備方法，包括如下步驟：
13、按比例稱取熔融石英玻璃粉、熱化學反應抑制劑和組合礦化劑混合均勻，制成熱塑性漿料，以熱壓注法成形，得到的型芯濕坯經焙燒后，浸入惰性溶劑中，烘干后低溫強化，得到低熱化學活性陶瓷型芯。
14、在以上技術方案的基礎上，優選的，所述惰性溶劑為酸性鋁溶膠，所述酸性鋁溶膠中氧化鋁含量為15-20wt％，惰性溶劑放入具有抽真空功能的強化設備中，將型芯放入惰性溶劑中，關閉強化艙并抽真空，艙內壓力控制在0.85-0.95bar，浸泡時間≥1h。
15、在以上技術方案的基礎上，優選的，所述熱壓注法的工藝參數包括：注射壓力為20-50bar，溫度為60-80℃；所述型芯濕坯的焙燒溫度為1180-1220℃，焙燒時間為3-6h。
16、本專利技術提供了一種低熱化學活性陶瓷型芯在制備定向/單晶鑄件中的應用。
17、本專利技術的熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯相對于現有技術具有以下有益效果：
18、(1)本專利技術提供的低熱化學活性陶瓷型芯及其制備方法，通過添加熱化學反應抑制劑和組合礦化劑，顯著提高了陶瓷型芯的高溫熱化學穩定性和力學性能，能夠有效解決高溫合金鑄件殼液反應問題，滿足定向/單晶高溫合金熔模鑄造的嚴格要求，提高鑄件的質量和合格率，為航空發動機高溫合金定向/單晶鑄件的生產提供了可靠的技術支持；
19、(2)通過活性氧化鋁微粉和ec95粉形成組合礦化劑，不僅能促進石英玻璃的燒結，還能在較低溫度下生成穩定的高耐火度莫來石晶體。ec95粉中的莫來石晶相能分隔石英玻璃轉化的方石英相，抑制高溫下玻璃相的流動，同時釋放方石英在升溫降溫時體積變化產生的應力；活性氧化鋁微粉則能均勻分布在型芯內部，進一步提高型芯的高溫性能。這種組合作用顯著改善了陶瓷型芯的微觀結構、熱穩定性和高溫力學性能，有效解決了傳統硅基陶瓷型芯在高溫本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯，其特征在于：按重量百分數計，所述陶瓷型芯包括如下化學組分：熔融石英玻璃粉70-90wt％、熱化學反應抑制劑3-15wt％和組合礦化劑7-15wt％。
2.如權利要求1所述的一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯，其特征在于：所述熱化學反應抑制劑包括YZ-8粉和鋯酸釔粉，所述組合礦化劑包括氧化鋁微粉和EC95粉。
3.如權利要求2所述的一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯，其特征在于：所述熱化學反應抑制劑中YZ-8粉和鋯酸釔粉的質量比為(4-8):1。
4.如權利要求2所述的一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯，其特征在于：所述組合礦化劑中氧化鋁微粉和EC95粉的質量比為1:(3-6)。
5.如權利要求2所述的一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯，其特征在于：所述EC95粉中電熔料Al2O3含量為94-97wt％，SiO2含量為3-6wt％。
6.如權利要求2所述的一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯，其特征在于：所述氧化鋁微粉粒徑為5-7μm。
7.如權利要求1-6任一項所述的一種
8.如權利要求7所述的一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯的制備方法，其特征在于：所述惰性溶劑為酸性鋁溶膠，所述酸性鋁溶膠中氧化鋁含量為15-20wt％，惰性溶劑放入具有抽真空功能的強化設備中，將型芯放入惰性溶劑中，關閉強化艙并抽真空，艙內壓力控制在0.85-0.95bar，浸泡時間≥1h。
9.如權利要求7所述的一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯的制備方法，其特征在于：所述熱壓注法的工藝參數包括：注射壓力為20-50bar，溫度為60-80℃；所述型芯濕坯的焙燒溫度為1180-1220℃，焙燒時間為3-6h。
10.如權利要求1-6任一項所述的一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯在制備定向/單晶鑄件中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯，其特征在于：按重量百分數計，所述陶瓷型芯包括如下化學組分：熔融石英玻璃粉70-90wt％、熱化學反應抑制劑3-15wt％和組合礦化劑7-15wt％。
2.如權利要求1所述的一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯，其特征在于：所述熱化學反應抑制劑包括yz-8粉和鋯酸釔粉，所述組合礦化劑包括氧化鋁微粉和ec95粉。
3.如權利要求2所述的一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯，其特征在于：所述熱化學反應抑制劑中yz-8粉和鋯酸釔粉的質量比為(4-8):1。
4.如權利要求2所述的一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯，其特征在于：所述組合礦化劑中氧化鋁微粉和ec95粉的質量比為1:(3-6)。
5.如權利要求2所述的一種熔模鑄造用低熱化學活性陶瓷型芯，其特征在于：所述ec95粉中電熔料al2o3含量為94-97wt％，sio2含量為3-6wt％。
6.如權利要求2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張玲，金磊，郭新力，范秉政，李毅鵬，
申請(專利權)人：中國機械總院集團沈陽鑄造研究所有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。