[发明专利]一种凝胶注模涡轮叶片陶瓷铸型真空脱脂的方法

权利要求书

1.一种凝胶注模涡轮叶片陶瓷铸型真空脱脂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)使用三维造型软件设计叶片树脂模具，将所设计的叶片树脂模具的数据导入Magics分层软件进行分层处理，根据模型分层数据制作空心涡轮叶片树脂模具；

(2)制备高固相、低粘度的氧化铝基陶瓷浆料；

1)按照质量百分比称取60～70％大粒径氧化铝、25～39％小粒径氧化铝以及1～5％氧化镁，并在容器中搅拌混合均匀，得到粉料；

2)将有机单体和交联剂按照质量比(15～20):1溶解到去离子水中，再添加分散剂，搅拌溶解，配制成预混液；

3)称取预混液，将预混液倒入球磨罐中，将粉料加入预混液中，搅拌均匀，调节PH至9～11，得到预制浆料，所述预制浆料的固相含量为55％～60％；

4)将预制浆料在球磨机中球磨分散，获得高固相低粘度的陶瓷浆料；

(3)应用凝胶注模方法，在真空和振动环境下，向空心涡轮叶片树脂模具中浇注陶瓷浆料，在催化剂和引发剂的诱导下，使陶瓷浆料固化，形成凝胶注模陶瓷铸型素坯；

(4)通过真空冷冻干燥方法，去除凝胶注模陶瓷铸型素坯中的水分；

(5)待凝胶注模陶瓷铸型素坯中水分去除后，在真空脱脂炉中进行脱脂，并当凝胶注模陶瓷铸型素坯内高分子有机单体和交联剂充分热解后，缓慢通入空气，以使残碳燃烧，最终使叶片陶瓷铸型在大气环境下进行预烧结，得到涡轮叶片陶瓷铸型。

2.如权利要求1所述的一种凝胶注模涡轮叶片陶瓷铸型真空脱脂的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，进行分层处理后的叶片树脂模具还进行内部镂空处理，得到内部镂空的空心涡轮叶片树脂模具。

3.如权利要求1所述的一种凝胶注模涡轮叶片陶瓷铸型真空脱脂的方法，其特征在于：所述步骤(2)中有机单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、烷基丙烯酰胺、丙烯酸或甲基丙烯酸。

4.如权利要求1所述的一种凝胶注模涡轮叶片陶瓷铸型真空脱脂的方法，其特征在于：所述步骤(2)交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺或丙烯基丙烯酸甲酯。

5.如权利要求1所述的一种凝胶注模涡轮叶片陶瓷铸型真空脱脂的方法，其特征在于：所述步骤(2)的1)中的配制成预混液的质量浓度为10～20％，所述分散剂加入量为粉料质量的1～3％。

6.如权利要求1所述的一种凝胶注模涡轮叶片陶瓷铸型真空脱脂的方法，其特征在于：所述步骤(2)的4)中在行星式球磨机中球磨分散，料球比为1:(1.5～2.5)，行星式球磨机的转速为300～400r/min，球磨时间为20～50min。

7.如权利要求1所述的一种凝胶注模涡轮叶片陶瓷铸型真空脱脂的方法，其特征在于：所述大粒径氧化铝的粒径为20～100μm，小粒径氧化铝的粒径为2～10μm。

8.如权利要求1所述的一种凝胶注模涡轮叶片陶瓷铸型真空脱脂的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的催化剂为四甲基乙二胺溶液，引发剂为过硫酸铵溶液、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁氰或偶氮双氰基戊酸钠。

9.如权利要求1所述的一种凝胶注模涡轮叶片陶瓷铸型真空脱脂的方法，其特征在于：所述(5)的具体过程为：

首先，待凝胶注模陶瓷铸型素坯中水分去除后，将凝胶注模陶瓷铸型素坯放入真空脱脂炉中，并将真空脱脂炉温度从室温以30～60℃/h升温速率升至500～700℃；

然后，以200～300℃/h升温速率将真空脱脂炉温度升至1200～1300℃，进行预烧结，预烧结温度下保温3～5h后，随炉冷却，其中，当真空脱脂炉温度升至800～900℃时，缓慢通入空气，缓慢泄压，最终在大气环境下实现预烧结，得到涡轮叶片陶瓷铸型。