阅读说明：本技术 一种航空发动机用空心叶片陶瓷型芯矿化剂的制备方法 (Preparation method of hollow blade ceramic core mineralizer for aircraft engine ) 是由 李超 杜应流 叶峰 冯仕歌 于 2020-12-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种航空发动机用空心叶片陶瓷型芯矿化剂的制备方法,先将锆英粉高温煅烧4-7h,冷却后机械破碎,在湿法球磨机中与圆锆球一起进行加水球磨,取出悬浮液静置沉淀后排出上层水,把沉淀的锆石粉置于烤箱内烘烤去除水分,搅拌均匀置于密闭容器保存,本发明将矿化剂粉料锆英粉经过了高温煅烧,有效降低参杂的氧化物杂质,让粉料的状态更加稳定；矿化剂锆英粉煅烧后经过湿法球磨机重新进行破碎球磨,获得与陶瓷型芯基体材料粒度相匹配的矿化剂粉料,球磨后矿化剂粒度能很好的和陶芯基体材料相互结合；明显的改善了陶瓷型芯烧结后裂纹现象,同时提高陶瓷型芯的强度和高温抗蠕变性能。(The invention discloses a preparation method of a hollow blade ceramic core mineralizer for an aircraft engine, which comprises the steps of calcining zircon powder at high temperature for 4-7 hours, cooling, mechanically crushing, carrying out water adding and ball milling together with round zircon balls in a wet ball mill, taking out suspension, standing, precipitating, discharging upper water, placing precipitated zircon powder in an oven for baking to remove water, uniformly stirring, and placing in a closed container for storage, wherein the mineralizer powder zircon powder is subjected to high-temperature calcination, so that doped oxide impurities are effectively reduced, and the state of the powder is more stable; after the mineralizer zircon powder is calcined, crushing and ball-milling are carried out again through a wet ball mill to obtain mineralizer powder matched with the granularity of the ceramic core base material, and the mineralizer powder after ball-milling can be well combined with the ceramic core base material; obviously improves the cracking phenomenon of the ceramic core after sintering, and simultaneously improves the strength and the high-temperature creep resistance of the ceramic core.)

一种航空发动机用空心叶片陶瓷型芯矿化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷型芯制造与生产技术领域，特别涉及一种航空发动机用空心叶片陶瓷型芯矿化剂的制备方法。

背景技术

航空发动机随着性能的不断提高，其位于关键部位的涡轮叶片为了能承受更高的温度和更加苛刻的使用环境则大多为空心结构，而陶瓷型芯则是形成空心叶片复杂型腔所必不可少的环节，因此陶瓷型芯不仅要满足空心叶片内腔精密的尺寸精度要求，同时还要在熔模铸造使用过程中要承受高压、高速蜡液的冲击脱蜡时要承受热水和蒸汽的蒸煮型壳焙烧时长时间的高温作用浇注时还要承受金属液的机械冲击和热冲击，而适量矿化剂的加入可以降低型芯的烧结温度、减少烧结时间，同时保持或提升陶瓷型芯的综合性能，加入的矿化剂与基体材料产生相互作用，促使晶格活化，进而生成固溶体；或在烧结温度下矿化剂转变为液相黏结基体材抖；或阻止基体材料发生多晶转化，有利于烧结。锆英粉作为常用矿化剂之一，优势在于锆英粉熔点高达2500℃，对石英玻璃在高温条件下的黏性流动产生抑制效果，此外Zr4+并不影响石英玻璃的反玻璃化过程，型芯在烧注阶段前期即可形成大量的方石英晶体与石英玻璃发生的蠕变相抵抗，进一步提高了陶瓷型芯的抗高温变形能力。

传统的矿化剂材料未经高温煅烧，矿化剂中存在一些杂质元素且状态不稳定，从而影响陶瓷型芯的烧结过程，不能充分的与基体材料间反应生成稳定的固溶体，同时没有经过处理的矿化剂粒度不能很好的与基体材料相互匹配，同样影响在陶瓷型芯烧结温度下与基体材料的相互粘结，最终导致陶瓷型芯烧结后出现裂纹、强度低、抗高温变形能力差的缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种航空发动机用空心叶片陶瓷型芯矿化剂的制备方法，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种航空发动机用空心叶片陶瓷型芯矿化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、锆英粉煅烧：将陶瓷型芯用矿化剂锆英粉进行高温煅烧4-7h，然后取出冷却后采用机械破碎成小块，破碎后的锆英粉单个小块不大于20cm³；

步骤二、加工前准备：准备湿法球磨机、直径8-12mm锆球,直径3-6mm锆球、电子秤、密封盒、蒸馏水、煅烧破碎后的锆英粉；

步骤三、球磨：按比例依次将锆球、煅烧破碎后的锆英粉、蒸馏水放入到湿法球磨机内，比例为直径8-12mm锆球30％、直径3-6mm锆球40％、煅烧破碎后的锆英粉30％和蒸馏水，开启湿法球磨机进行搅拌球磨，同时采用循环冷却水冷却，搅拌球磨时间为50-60min，放出锆英粉矿化剂悬浮液，然后静置沉淀；

步骤四、悬浮液处理：锆英粉矿化剂悬浮液置于静置桶内，静置48-72小时，待静置桶底部出现沉淀、粉液分离后排出上层液态水，然后将静置桶底部锆英粉粉料铲入搪瓷盘内立即送入烘箱内烘烤；

步骤五、存储：待锆英粉内的水分烘烤排出后，烘箱断电锆英粉随烘箱降至室温后将锆英粉搅拌均匀放置密封盒内保存待用。

优选的，所述步骤一中的煅烧温度为1540℃-1580℃。

优选的，所述湿法球磨机包括机架，所述机架的侧面通过侧支架连接球磨桶，所述球磨桶的上端面安装上盖，所述机架上安装无极变速电机，所述无极变速电机通过联轴器连接搅拌轴，所述搅拌轴活动穿过上盖置于球磨桶内且搅拌轴上安装搅拌桨叶，所述球磨桶的下端面设有放料阀，所述机架的侧面安装电源开关。

优选的，所述球磨桶的上端和下端侧面分别设有冷却水出水口和冷却水进水口。

优选的，所述球磨桶内壁和搅拌桨叶外壁均包覆聚氨酯橡胶，所述上盖为聚氨酯橡胶制成。

优选的，所述步骤三中直径8-12mm锆球、直径3-6mm锆球、煅烧破碎后的锆英粉、蒸馏水依次加入到湿法球磨机内，蒸馏水的加入量淹没锆英粉。

优选的，所述步骤四中烘烤温度150-180℃，烘烤时间不少于12h，烘烤至锆英粉中的水分完全排出。

与传统技术相比，本发明产生的有益效果是：本发明将矿化剂粉料锆英粉经过了高温煅烧，煅烧温度和时间均是可控的，有效降低其中参杂的Fe2O3等氧化物杂质，让粉料的状态更加稳定；矿化剂锆英粉煅烧后经过湿法球磨机重新进行破碎球磨，球磨介质、时间、温度均为可控，获得与陶瓷型芯基体材料粒度相匹配的矿化剂粉料，球磨后矿化剂粒度能很好的和陶芯基体材料相互结合；明显的改善了陶瓷型芯烧结后裂纹现象，也同时提高陶瓷型芯的强度和高温抗蠕变性能。

附图说明

图1为本发明的湿法球磨机结构示意图。

图中：1、无极变速电机；2、联轴器；3、搅拌轴；4、上盖；5、球磨桶；6、冷却水出水口；7、搅拌桨叶；8、冷却水进水口；9、放料阀；10、电源开关；11、机架；12、侧支架。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

一种航空发动机用空心叶片陶瓷型芯矿化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、锆英粉煅烧：将陶瓷型芯用矿化剂锆英粉进行高温煅烧4-7h，煅烧温度为1540℃-1580℃，然后取出冷却后采用机械破碎成小块，破碎后的锆英粉单个小块不大于20cm³；

步骤二、加工前准备：准备湿法球磨机、直径8-12mm锆球,直径3-6mm锆球、电子秤、密封盒、蒸馏水、煅烧破碎后的锆英粉；

步骤三、球磨：按比例依次将锆球、煅烧破碎后的锆英粉、蒸馏水放入到湿法球磨机内，比例为直径8-12mm锆球30％、直径3-6mm锆球40％、煅烧破碎后的锆英粉30％和蒸馏水，采用电子秤称量精准质量，直径8-12mm锆球、直径3-6mm锆球、煅烧破碎后的锆英粉、蒸馏水依次加入到湿法球磨机内，蒸馏水的加入量淹没锆英粉，开启湿法球磨机进行搅拌球磨，同时采用循环冷却水冷却，防止搅拌球磨过程中桶内过热，搅拌球磨时间为50-60min，放出锆英粉矿化剂悬浮液，然后静置沉淀；

步骤四、悬浮液处理：锆英粉矿化剂悬浮液置于静置桶内，静置48-72小时，待静置桶底部出现沉淀、粉液分离后排出上层液态水，然后将静置桶底部锆英粉粉料铲入搪瓷盘内立即送入烘箱内烘烤，烘烤温度150-180℃，烘烤时间不少于12h，烘烤至锆英粉中的水分完全排出；

步骤五、存储：待锆英粉内的水分烘烤排出后，烘箱断电锆英粉随烘箱降至室温后将锆英粉搅拌均匀放置密封盒内保存待用，并且为了很好的与陶芯基体材料相互结合，锆英粉冷却后过筛得到矿化剂锆英粉粒度为360-450目。

如图1所述，本实施例中，所述湿法球磨机包括机架11，所述机架11的侧面通过侧支架12连接球磨桶5，所述球磨桶5的上端面安装上盖4，所述机架11上安装无极变速电机1，所述无极变速电机1通过联轴器2连接搅拌轴3，所述搅拌轴3活动穿过上盖4置于球磨桶5内且搅拌轴3上安装搅拌桨叶7，所述球磨桶5的下端面设有放料阀9，所述机架11的侧面安装电源开关10，所述球磨桶5的上端和下端侧面分别设有冷却水出水口6和冷却水进水口8，用于加水，防止搅拌球磨过程中球磨桶5内过热，所述球磨桶5内壁和搅拌桨叶7外壁均包覆聚氨酯橡胶，所述上盖4为聚氨酯橡胶制成。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。