陶瓷型芯

摘要： 概述了几种光固化3D打印技术的原理,简要介绍了3D打印制备陶瓷型芯的工艺过程,阐述了国内外研究进展和已经取得的研究成果,并展望了3D打印陶芯型芯未来的发展方向。

摘要： 单晶高温合金空心叶片是航空发动机的重要部件,其内腔结构是采用陶瓷型芯制备的。随着航空发动机推重比提高,型芯结构越来越复杂,传统制备工艺受限,光固化3D打印陶瓷型芯技术为复杂结构型芯的制备提供了一种可行方案。为了改善光固化3D打印陶瓷型芯因台阶效应导致的表面粗糙度较大的问题,本研究利用固含量体积分数63%的硅基型芯浆料进行光固化3D打印型芯,并在1100~1300°C对型芯素坯进行烧结,对烧成的硅基陶瓷型芯的微观结构、元素分布、相组成、型芯打印面和打印堆积方向的表面形貌和粗糙度进行分析。研究发现型芯打印面平整,无明显表面缺陷,1100、1200和1300°C烧结型芯的打印面粗糙度分别为1.83、1.24和1.44μm;片层堆积方向的表面有片层结构特征,片层间出现微裂纹,1200°C以上烧结的型芯表面粗糙度达到空心叶片使用要求(R;≤2.0μm)。结果表明不同烧结温度会改变型芯烧结过程中的液相含量、莫来石生成量、莫来石生成形态和颗粒间玻璃相的分布,从而对光固化3D打印硅基陶瓷型芯的表面粗糙度产生明显影响。光固化3D打印陶瓷型芯技术结合烧结工艺能制备出满足先进空心叶片用硅基陶瓷型芯表面要求的粗糙度。

摘要： 随着对高推重比和高效率航空发动机日益增长的需求,发动机叶片正朝着复杂空心结构的方向发展,而这对高性能复杂结构的陶瓷型芯提出了更高的要求。与此同时,基于光固化原理的增材制造技术可以实现无模具条件下的高精度、快速以及综合性能优异的陶瓷型芯制备。然而,目前基于光固化增材制造的陶瓷型芯制备工艺依旧面临控制尺寸精度、优化脱脂烧结工艺和控制裂纹变形等问题。因此,在介绍适用于陶瓷零件制备的光固化增材制造技术原理和特点的基础上,探讨了光固化陶瓷浆料制备及烧结工艺的研究进展,并着重介绍光固化陶瓷型芯的综合性能。最后,介绍了光固化型芯/型壳在航空发动机叶片精密铸造中的应用实例,并对进一步的应用前景进行了展望。

摘要： 将光固化成型和凝胶注模技术相结合成形涡轮叶片陶瓷型芯,克服了熔模铸造中陶瓷型芯制备周期长、成本高、响应慢等不足,对新型复杂结构单晶叶片的快速研制具有重要意义。研究氧化硅基陶瓷型芯的高温强度和收缩率演变规律,探究了纳米氧化锆和铝粉的添加量以及烧结时间对其影响。通过场发射扫描电镜对样件的微观形貌进行表征,采用三点抗弯法测试了样件的高温强度。结果表明:当纳米氧化锆质量分数为2.16%、铝粉质量分数为9.8%、烧结时间为3.9 h时,氧化硅基陶瓷型芯的高温强度达到14.3 MPa,满足单晶叶片定向凝固铸造需求。制备的陶瓷型芯表面无明显裂纹,结构完整,成型质量较好。

摘要： 采用光固化3D打印技术,以硅酸锆为添加剂经过脱脂和烧结后制备了硅基陶瓷型芯。研究了硅酸锆加入量对增材制造硅基陶瓷型芯性能的影响。研究发现,随着硅酸锆加入量的增加,型芯Z方向的收缩率和开口气孔率逐渐下降,主要由于硅酸锆填充在氧化硅颗粒之间,阻碍了型芯的烧结;少量硅酸锆起到基体骨架作用,但过多的加入导致型芯的烧结程度降低,因此型芯的室温强度先提高后下降;加入15wt.%硅酸锆后,型芯高温抗蠕变性能提升,原因是硅酸锆熔点较高且分布在基体中阻碍石英玻璃的粘性流动。

摘要： 涡轮叶片是燃气轮机的核心热端部件,其研发和制造是一个国家工业的发展规模和技术水平的重要体现.概述了燃气轮机叶片制备技术的近期研究进展.结合课题组的研究,围绕燃气轮机叶片的定向凝固、微观组织的电磁场辅助调控、陶瓷型芯制备、尺寸精度控制、高温合金纯净化冶炼、增材制造等,介绍了在相关领域取得的研究进展,并提出重点关注方向.

摘要： 高温合金空心叶片是航空发动机和燃气轮机的关键部件,而陶瓷型芯是形成叶片空心内腔的过渡部件,其性能直接影响空心叶片的精度和成品率。目前,高温合金叶片内腔冷却流道日益复杂,对陶瓷型芯的性能提出了更高要求,亟需研究综合性能更加优良的陶瓷型芯。概述了国内外矿化剂对陶瓷型芯性能的影响规律,归纳了矿化机理,综述了目前的研究现状,对未来矿化剂增强陶瓷型芯性能的发展方向进行了展望。

摘要： 221001一种蜡模制造工艺[世界知识产权组织]WO2022195196,2022.08.03 Guerche Didier Maurice Marceau;Tami Lizuzu Joseph Toussaint [法国]本发明涉及一种用于生产组件的蜡模的制造工艺过程,所述组件包含至少一个空腔,该制造工艺过程包括:在蜡模中放置至少两个陶瓷型芯,该陶瓷型芯至少部分呈现出与组件中的空腔互补的形状;然后将蜡注入到模型中,所述蜡围绕在型芯周围,用以形成蜡模。

摘要： 增材制造工艺可以实现复杂形状直接成形,其中光固化增材制造技术具有成形精度高的优势.利用光固化增材制造技术制备熔模,然后与熔模铸造工艺相结合,可以更好地发挥两种工艺的优势,缩短工艺周期.利用光固化增材制造技术制备熔模铸造用陶瓷型芯、型壳,可实现熔模铸造工艺的快速响应.文中简介了光固化增材制造技术的相关设备及成形原理,并分别阐述了光固化树脂熔模和光固化陶瓷型芯/铸型在熔模精密铸造工艺中的应用.

摘要： 近日,清华大学摩擦学国家重点实验室吕志刚课题组在陶瓷增材制造研究上取得新进展。他们利用光固化陶瓷增材制造技术制备复杂陶瓷型芯并进行了单晶叶片浇注验证,型芯性能满足单晶叶片的浇注要求。相关成果以《复杂陶瓷型芯增材制造及浇注工艺验证》为题,于2021年2月发表在《机械工程学报》上,并被选为封面文章。熔模铸造是航空发动机空心涡轮叶片的核心成形工艺,而陶瓷型芯是获得叶片内腔的重要基础。

摘要： 蜡模陶瓷型芯的质量影响铸造孔隙叶片的使用性能,陶瓷型芯的无损检测至关重要.通过选择合适的实验工艺参数,采用CR检测技术对4块蜡模陶瓷型芯进行射线检测,叶片陶瓷型芯检测图像清晰,经过锐化处理可以准确检测到型芯的裂纹位置,并且能够准确测量裂纹尺寸,叶片蜡模陶瓷型芯的射线检测中CR有望代替胶片检测.

摘要： 本文通过对尿素型芯和陶瓷型芯在同一熔模精密铸造产品上组合式应用研究,总结了该工艺方案在实际生产过程中所需要考虑的铸造工艺设计要点、操作注意事项、生产流程安排等问题.同时本文还阐述了使用该生产工艺时模具设计的注意事项,以及对生产成本节约作用.

摘要： 陶瓷型芯的性能要求是不仅要能满足其抗高温变形能力,还要具备足够高的室温抗弯强度及足够大的开气孔率.在高温强化过程中由于强化液的浸入,之后凝胶干燥后形成无定型SiO2颗粒填充在气孔里,使得型芯开气孔率降低,对后续室温强化及脱芯产生不利影响.

摘要： 本文研究的尿素型芯和陶瓷型芯在同一熔模精密铸造产品上组合式应用方案正是基于此种原因而产生的。该工艺方案开拓了针对复杂内腔精铸件工艺设计思路，大幅降低了生产成本，进而提升企业铸造生产能力，同时也增强企业市场竞争能力。通过对该工艺方案在实际运用的研究，总结出来生产过程中所需要考虑的铸造工艺设计要点、操作注意事项、生产作业流程安排、模具设计注意事项。但这其中还存在诸多不足之处，还需在后期生产过程中持续改进和逐步优化。

摘要： 陶瓷型芯用于形成航空发动机空心涡轮叶片复杂内腔,直接关系到空心涡轮叶片的性能、质量及寿命,甚至影响航空发动机的性能与安全可靠性.陶瓷型芯在制备中极易变形,导致涡轮叶片壁厚超差或露芯,制约涡轮叶片的合格率.基于接触式三坐标测量机能够准确、快速提取工件表面点数据和轮廓线的特点,采用三坐标测量陶瓷型芯型面尺寸,对陶瓷型芯型面检测中三坐标测量的坐标系建立、测量数据评价等方面进行讨论,并对陶瓷型芯型面的变形规律及影响因素进行分析.

摘要： 通过长期对空心涡轮叶片壁厚控制方法的研究和工艺实践证明:设计合理的陶瓷型芯定位芯头、合理的蜡模模具注蜡口的位置,可以很大程度保证叶片壁厚尺寸;采用塑料芯撑和金属芯撑对陶瓷型芯进行辅助定位,可以很好的控制叶片壁厚超差现象;调整自由端漆或自由端蜡帽的厚度,也可以达到对空心涡轮叶片壁厚尺寸微调的目的.

摘要： 本文通过陶瓷型芯应用于熔模精密铸造生产工艺,总结了陶瓷芯在高温合金及其它合金的空心叶片与零件的生产工艺中,应具备的各种性能,并评价了当达不到性能要求时会产生各种不合格的芯子,以致造成铸件缺陷.文中还简单叙述陶瓷芯的材料应根据合金、形状等要求选用.最后用实例说明了不同型芯应采用不同配方和制作工艺时应注意一些技术细节问题,以满足零件的要求.

摘要： 介绍了陶瓷型芯在精密铸造中的重要作用、陶瓷型芯制造工艺国外发展现状、典型的陶瓷型芯制造工艺等,重点研究了国外陶瓷型芯制造先进技术专利,并针对国内陶瓷型芯发展现状,着重推荐了几种国外陶瓷型芯先进制造工艺.

摘要： 叶轮铸件为组泵的转子部件,是整套设备的核心部分,因此对于其本身的各项质量指标都有严格要求.就叶轮本身的形状结构而言属于多通道、大包角和壁厚差大的特点,这结构已经给铸造带来了很大的难度.而该叶轮又是流道宽度(1.5mm)级窄的类型.由于使用条件的要求,该叶轮不允许用电焊组接的方式成型,必须铸造成型,因此熔模铸造陶瓷型芯在此得到应用.在接图后首先针对叶轮的结构形状和要求进行分析,制定工艺方案,工艺参数和工艺规程,主要包括确定该零件的铸造方法,模具分型,确定浇注系统和方法.

摘要： 型芯型面对航空发动机叶片壁厚和内腔尺寸影响较大,但其型面造型复杂,三维空间曲面检测难度较高、耗时耗力.采用改进后的激光扫描测量仪对型芯型面的检测进行了深入的研究,并在某狭长结构型芯测量中进行了实验验证.激光扫描能够对型芯进行全型面测量,通过3D色差图可以直观分析型面变形趋势,同时能够从型面中截取任意截面进行截面分析.激光扫描能够快速测量型芯三维曲面的厚度变化,对型芯的研制具有重要指导意义.

摘要： 本实用新型公开一种用于陶瓷插芯模具的型芯，所述型芯包括型芯本体和连接在所述型芯本体一端的顶端，所述型芯本体包括圆柱段和圆锥段，所述圆锥段包括直径最小的小端和直径最大的大端，所述圆柱段与所述圆锥段的小端连接。本实用新型的陶瓷插芯模具型芯，由于其中的型芯本体包括圆柱段和圆锥段，所述圆锥段具有一定的锥度，从而形成锥度型芯，与现有技术中的圆柱型芯相比，能够减少产品脱模时粘型芯的风险，减少故障率，解决现有圆柱型芯划伤产品内孔的问题，同时有效减少型芯磨损，提高型芯的使用寿命。同时，本实用新型还公开了包括所述型芯的陶瓷插芯模具。

摘要： 本发明提供了一种陶瓷型芯用打印材料及其制备方法与陶瓷型芯的制备方法，涉及三维打印快速成形技术领域，该陶瓷型芯用打印材料，包括成型粉体，按重量份数计，所述成型粉体包括耐火骨料85～93.5份、增强剂4.5～10份、硬化剂1～2.5份和分散剂1～2.5份。利用该陶瓷型芯用打印材料能够缓解现有的陶瓷型芯在制备过程中需要使用模具造成模具容易浪费，以及现有技术中缺少适用于3DP技术的陶瓷型芯用打印材料的技术问题，达到降低成本和实现快速打印的目的。

摘要： 本发明属于精密铸造技术，涉及一种水溶性陶瓷型芯材料和制备水溶性陶瓷型芯的方法。本发明的水溶性陶瓷型芯材料由耐高温陶瓷材料、水溶性无机盐和金属氧化物，以及至少一种非晶陶瓷材料组成。本发明水溶性陶瓷型芯的制备步骤是：原料预处理、原料称量、混料、型芯成型、脱脂与烧结、二次烧结。本发明提出了一种高性能的水溶性陶瓷型芯材料和制备水溶性陶瓷型芯的方法，能够兼顾型芯的表面质量、尺寸精度、发气水平、力学强度、耐热性、水溶性、环保性等性能，满足铝合金科研生产的需要。

摘要： 本发明属于航空材料技术领域，具体涉及一种用于制备硅基陶瓷型芯的组合物、航空发动机硅基陶瓷型芯叶片及其制备方法。本发明提供的用于制备硅基陶瓷型芯的组合物，包括以下质量份的组分：240目石英玻璃粉30～33份，600目石英玻璃粉22～24份，1000目石英玻璃粉22～24份，矿化剂16～20份，氧化钇0.5～1份，莫来石1～2份，方石英1～2份，石蜡11～18份，蜂蜡1～2份，聚乙烯0.3～1份，油酸0.5～1份。本发明提供的用于制备硅基陶瓷型芯的组合物易脱芯且高温强度高，制备的航空发动机硅基陶瓷型芯叶片良率高。

摘要： 本发明提供了一种硅基陶瓷型芯材料，包括硅基陶瓷型芯粉料，所述硅基陶瓷型芯粉料包括耐火材料粉和矿化剂，其特征在于，所述耐火材料粉占所述硅基陶瓷型芯粉料的质量百分比为65‑85％，所述矿化剂包括硅酸锆粉和氮化硅粉，所述硅酸锆粉占所述硅基陶瓷型芯粉料的质量百分比为5‑15％，所述氮化硅粉占所述硅基陶瓷型芯粉料的质量百分比为5‑30％。本发明还提供了相应的硅基陶瓷型芯的制备方法和硅基陶瓷型芯。应用本发明的技术方案，解决了硅基陶瓷型芯尺寸收缩大且厚薄壁收缩不一致、高温强度低、高温挠度大等问题。

摘要： 本发明公开一种3D打印的空心叶片陶瓷型芯材料及其制备方法以及用该材料制作空心叶片陶瓷型芯的方法，特点是在传统的3D打印纯氧化硅陶瓷配方中加入改性剂锆英石，从而显著提高了3D打印氧化硅陶瓷制品的高温性能，1340°C保温30min平均高温折弯强度由纯氧化硅的6.72Mpa提升至24.76Mpa并进一步优化了用该材料制作的空心叶片陶瓷型芯的碱煮脱芯效果，涡轮机叶片碱煮脱芯时间由原来的30天左右缩短至2天。

摘要： 本发明公开了一种陶瓷型芯、陶瓷型芯的制备方法及铸件的制备方法，陶瓷型芯由型芯内筒和型芯外套拼接而成，型芯外套的型腔与型芯内筒的外壁面配合形成型芯空腔，型芯外套的外壁面构成用于复杂空心型腔成型的陶芯面，型芯外套的外壁面上设有与型芯空腔连通的窗口。本发明的陶瓷型芯，型芯外套的型腔与型芯内筒的外壁面配合形成型芯空腔，型芯外套的外壁面构成用于复杂空心型腔成型的陶芯面。因此在制备陶瓷型芯时，通过可溶型芯浆料制得与型芯外套的型腔相配合的定位型芯在型芯外套的压制成型过程中进行定位，以避免陶芯面在型芯外套压制成型的过程中变形，确保陶芯面的形状与铸件的复杂空心型腔的形状相同。

摘要： 本发明提供了一种陶瓷型芯用打印材料及其制备方法与陶瓷型芯的制备方法，涉及三维打印快速成形技术领域，该陶瓷型芯用打印材料，包括成型粉体，按重量份数计，所述成型粉体包括耐火骨料85～93.5份、增强剂4.5～10份、硬化剂1～2.5份和分散剂1～2.5份。利用该陶瓷型芯用打印材料能够缓解现有的陶瓷型芯在制备过程中需要使用模具造成模具容易浪费，以及现有技术中缺少适用于3DP技术的陶瓷型芯用打印材料的技术问题，达到降低成本和实现快速打印的目的。

摘要： 本发明的目的在于提供一种陶瓷型芯表面室温强化剂及型芯表面强化工艺，其特征在于：该强化剂的组成及其重量比为，环氧树脂∶聚酰胺∶丙酮∶酒精(浓度为10～15％)＝4～6∶4～6∶4～7∶1～2，将上述原料混合后进行搅拌，使其粘度达到15～17s。该强化剂适用范围广，强化效果好，同时采用本发明所述型芯表面强化工艺强化后的型芯，其强度提高3～5倍，韧性提高2～4倍，并能显著减少压蜡时型芯的裂纹，合格率达到90％以上。本发明具体提供了一种陶瓷型芯表面室温强化剂。

摘要： 本发明涉及陶瓷型芯制备方法及陶瓷型芯，陶瓷型芯的制备方法包括：选取耐火材料、粘接剂、矿化剂和添加剂按特定配比混匀制成浆料；将浆料灌入模具，干燥成型得到陶瓷型芯初体；将陶瓷型芯初体放入马弗炉中焙烧，形成陶瓷型芯。本发明制备的陶瓷型芯具有耐火度高、表面质量高、尺寸精度高、有足够的强度、化学稳定性好、铸后易脱除的优点，且制备工艺简单易行，原料价格低廉，由于增加了防水材料处理步骤，在增加其本身的强度同时，又避免了水分对强度的影响。