[发明专利]一种Y2O3与Al2O3复合陶瓷管及其制备该陶瓷管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于成型铸锭用的陶瓷管。更特别地说，是指一种采用注浆成 型工艺先制得Al₂O₃外层管，然后在Al₂O₃外层管的内壁上注浆成型制Y₂O₃内层， 从而得到具有双层材料体系的Y₂O₃与Al₂O₃复合陶瓷管。

背景技术

定向凝固技术是通过建立特定方向的温度梯度，使熔融合金沿着与热流相反的方 向凝固的一种铸造工艺，通常合金铸锭具有特定的结晶取向。定向凝固技术最突出的 成就是在航空工业中的应用。自1965年美国普拉特·惠特尼航空公司采用高温合金 定向凝固技术以来，这项技术已经在许多国家得到应用。采用定向凝固技术可以生产 具有优良的抗热冲击性能、较长的疲劳寿命、较好的蠕变抗力的航空用部件。

研究定向凝固合金的凝固特性、工艺特点及组织性能时，通常使用陶瓷管制备各 种规格的定向凝固棒材，即在陶瓷管中进行金属合金晶粒定向生长从而获得具有特定 晶体取向的合金材料。常用的Al₂O₃陶瓷管最高使用温度可达1650℃，价格便宜， 生产厂家较多，可满足一般金属及合金的定向凝固使用；但在对Ti合金、稀土合金 及含Ti、Al、Nb、Hf、稀土元素(如Tb、Dy)等高活性金属的合金进行定向凝固 时，由于Al₂O₃陶瓷管的化学稳定性较低，容易在和金属液接触的界面处产生一个污 染层，特别是定向凝固工艺要求在高的过热度下长时间保温，更加剧了熔体与陶瓷管 之间的化学反应，甚至于使熔体中融入大量的氧化物夹杂。如在使用Al₂O₃陶瓷管对 Ni-44Ti-6Al合金定向凝固时，在加热温度1550℃时，经半小时后合金中的氧含量 由500ppm增加到1.3％。因此，有必要发展一种高化学稳定性、高使用温度，抗热 震性能满足定向凝固急冷要求的陶瓷管。

氧化钇(Y₂O₃)是一种难熔氧化物，其熔点高达2400℃以上，1500℃下的分 解压为1.62×10^-2MPa。Y₂O₃陶瓷不仅具有优良的耐热性和高温稳定性，而且具有 较好的化学稳定性，在高温下不易与Ti、Al等活泼金属发生反应，因此是制作Ti合 金、稀土合金及含Ti、Al、Nb、Hf、稀土元素(如Tb、Dy)等高活性金属的合金 定向凝固成型用陶瓷管的首选材料。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种具有双层结构的Y₂O₃与Al₂O₃复合陶瓷管，该陶 瓷管的外层管采用Al₂O₃粉料，内层采用Y₂O₃多级粉粉料。该陶瓷管由Al₂O₃外层 管和Y₂O₃内层构成，Y₂O₃内层采用注浆成型方法制备在Al₂O₃外层管的内壁。Al₂O₃外层管的厚度记为D，Y₂O₃内层的厚度记为d，则有d＝0.005D～0.5D。