[发明专利]一种提高空心涡轮叶片陶瓷铸型高温力学性能的方法

权利要求书

1.一种提高空心涡轮叶片陶瓷铸型高温力学性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）制备含氧化铝、氧化钛、氧化钇和氧化镁的陶瓷浆料，通过凝胶注模工艺制造空心涡轮叶片的氧化铝基陶瓷铸型坯体；

2）在-30～-60℃条件下，待氧化铝基陶瓷坯体中结晶水形成冰晶后，10~100Pa条件下真空干燥，然后预烧结得到陶瓷制品；

3）将陶瓷制品放入氯化钇离子溶液中真空浸渍，使氯化钇离子溶液充分渗入陶瓷制品内部孔隙中；

4）将浸渍陶瓷制品真空冷冻干燥，然后高温烧结，烧结温度为1200～1500℃，使氧化钇与氧化铝基陶瓷制品反应生成耐高温强化相钇铝石榴石；其中，氧化镁抑制高温烧结条件下氧化铝晶粒的生长，氧化钛固溶强化氧化铝，同时将高温合成的氯化钠、氯化钾和氯化镁蒸发去除，提高空心涡轮叶片陶瓷铸型的高温力学性能。

2.如权利要求1所述的提高空心涡轮叶片陶瓷铸型高温力学性能的方法，其特征在于，以质量份数计，所述的陶瓷浆料中包括以下组分的氧化物：

85～90份的氧化铝、1～5份的氧化镁、5～10份的氧化钇、0.2～1份的氧化钛。

3.如权利要求2所述的提高空心涡轮叶片陶瓷铸型高温力学性能的方法，其特征在于，所述的氧化铝包括多种粒径大小的颗粒，至少包括粒径为30～40μm和2～5μm两种颗粒的氧化铝；

所述的氧化镁、氧化钛的粒径大小均为30～40μm；氧化钇的粒径大小为20～50nm。

4.如权利要求1所述的提高空心涡轮叶片陶瓷铸型高温力学性能的方法，其特征在于，所述的通过凝胶注模工艺制备空心涡轮叶片的氧化铝基陶瓷坯体，包括以下步骤：

1）按凝胶注模工艺要求，将一定质量比例的丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和聚丙烯酸钠，混合后加入去离子水，搅拌溶解，配制成有机物质量浓度为10～20%的预混液；

2）按以下质量比例，将85～90%的氧化铝、1～5%的氧化镁、5～10%的氧化钇和0.2～1%的氧化钛充分混匀，得到固体粉料；

3）将固体粉料加入到预混液中，充分搅拌，并调节pH为9～11，制备得到固相含量为55～65%的陶瓷浆料；

4）将陶瓷浆料充分球磨分散后，向陶瓷浆料中分别加入催化剂、引发剂，搅拌均匀后浇注到高空心涡轮叶片模具中，待陶瓷浆料中的有机物固化反应完成，得到氧化铝基陶瓷坯体。

5.如权利要求1所述的提高空心涡轮叶片陶瓷铸型高温力学性能的方法，其特征在于，所述的氧化铝基陶瓷坯体在-30～-60℃条件下冷冻后，在真空度为10～100Pa下真空干燥，脱模后在1100～1300℃下烧结1～3h得到具有抗弯强度的陶瓷制品。

6.如权利要求1所述的提高空心涡轮叶片陶瓷铸型高温力学性能的方法，其特征在于，所述的氯化钇离子溶液的质量浓度为10～30%，真空浸渍的真空度为1000～3000Pa，浸渍时间为5～20min。

7.如权利要求6所述的提高空心涡轮叶片陶瓷铸型高温力学性能的方法，其特征在于，还通过减小真空度来增强浸渍效果，其中最低真空度下浸渍氯化钇离子溶液不沸腾。

8.如权利要求1所述的提高空心涡轮叶片陶瓷铸型高温力学性能的方法，其特征在于，还通过增加真空浸渍次数的来提高真空浸渍效果，重复浸渍过程为：浸渍完成、真空冷冻干燥、高温排胶、再次浸渍；真空冷冻干燥在-30～-60℃、10～100Pa下进行，高温排胶温度为700～1000℃。

9.如权利要求1所述的提高空心涡轮叶片陶瓷铸型高温力学性能的方法，其特征在于，还通过对氯化钇溶液进行1000~3000Pa真空脱气处理，直至氯化钇溶液中不再产生气泡以提高浸渍效率。

10.如权利要求1所述的提高空心涡轮叶片陶瓷铸型高温力学性能的方法，其特征在于，将浸渍陶瓷制品在真空度10～100Pa条件下真空冷冻干燥；在1200～1500℃下烧结3～6h，使氧化钇与氧化铝基的陶瓷制品反应生成高温强化相钇铝石榴石。