用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳及其应用

本发明属于精密铸造，具体涉及用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳及其应用。

背景技术：

1、定向镍基高温合金由于其优异的性能而被用作航空发动机工作叶片的制造材料，目前以二代定向高温合金dz406为代表的dz406叶片通常采用精密铸造工艺进行制备。陶瓷型壳是制备dz406叶片的重要保障，对叶片的表面质量和性能起着关键作用。陶瓷型壳通常由面层、背层组成。面层作为合金浇注时直接与合金熔体接触的部分，对控制dz406叶片质量至关重要。

2、对于定向镍基高温合金而言，合金中含有hf、al等高活性元素，在浇注过程中这些高活性元素易与陶瓷型壳的面层反应，导致合金/陶瓷界面反应层出现，增加后续生产成本。现有型壳一般为白刚玉型壳，面层材料选用多为al2o3粉、硅溶胶。目前采用白刚玉型壳浇注制备dz406叶片的方法还不能很好的满足dz406叶片的高品质铸造，浇注出的铸件表面粘砂较多，界面反应层较厚。为消除粘砂和界面反应层对铸件的影响，往往会对铸件进行打磨，过厚的反应层不仅会增加后续生产成本，更会影响尺寸精度，大大降低叶片合格率。因此，开发新型壳对提升叶片质量意义重大。

技术实现思路

1、有鉴于此，一方面，一些实施例公开了用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，该陶瓷型壳包括面层和背层，以质量百分比计，面层由4～10％的ca2mg2al28o46、60～66％的白刚玉粉和30％的硅溶胶粘结剂制备而成。

2、进一步，一些实施例公开的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，陶瓷型壳的制备方法包括：

3、将模组在面层浆料中浸渍设定时间，在模组表面涂挂面层浆料；

4、取出涂挂由面层浆料的模组，旋转控浆；

5、将控浆后的涂挂浆料的模组以45°置于淋砂机中淋100#刚玉砂料，吹去浮砂后将模组放置在通风处干燥，在模组表面形成面层；

6、将形成面层的模组在背层浆料中浸渍设定时间，在模组的面层表面涂挂背层浆料；

7、涂挂背层浆料的模组以45°置于淋砂机中淋24#刚玉砂料，吹去浮砂后将模组在通风处干燥，在模组面层上形成背层；

8、形成面层和背层的模组放置于脱蜡釜中，进行脱蜡处理；脱蜡后进行焙烧，得到陶瓷型壳。

9、一些实施例公开的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，面层浆料的制备方法包括：

10、将硅溶胶粘结剂与消泡剂、润湿剂置于搅拌桶中，搅拌均匀；

11、然后依次加入白刚玉粉、ca2mg2al28o46，搅拌得到面层浆料；其中，使用流杯测量粘度，面层浆料的粘度为10～35s；其中，ca2mg2al28o46的制备方法包括：

12、al2o3、caco3、mgo按照质量比83～86：10～12：2～5混合均匀，再加入水作为粘结剂，进行造粒；

13、随后采用130～170mpa的压力压制成型，最后在箱式炉中于1700℃下烧制6h获得ca2mg2al28o46。

14、一些实施例公开的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，背层浆料的制备方法包括：

15、称取硅溶胶粘结剂、消泡剂、润湿剂于搅拌桶中，搅拌均匀；

16、依次加入硅粉、白刚玉粉，搅拌得到背层浆料；其中，使用流杯测量粘度，背层浆料的粘度为10～20s。

17、一些实施例公开的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，形成陶瓷型壳的脱蜡处理方法包括：

18、将模组放置于脱蜡釜中，在150～200℃下水蒸气脱蜡，脱蜡时间不超过30min。

19、一些实施例公开的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，白刚玉粉的d50粒径为25.00±5μm。

20、一些实施例公开的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，硅溶胶粘结剂中sio2的含量为20～30wt％。

21、一些实施例公开的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，面层为单层结构，背层为七层结构。

22、另一方面，一些实施例公开了用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳的应用，陶瓷型壳用于镍基高温合金叶片。

23、一些实施例公开的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳的应用，镍基高温合金叶片的反应层厚度为20μm。

24、本发明实施例公开的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳及其应用，该陶瓷型壳包括面层和背层，面层由4～10％的ca2mg2al28o46、60～66％的白刚玉粉和30％的硅溶胶粘结剂制备而成；得到的cma陶瓷型壳能够用于精密铸造镍基高温合金叶片；利用该cma陶瓷型壳精密铸造得到的dz406叶片，其表面的反应层厚度为20μm，远远小于现有技术得到的dz406叶片，在定向镍基高温合金的精密铸造领域有良好应用前景。

1.用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，其特征在于，所述陶瓷型壳包括面层和背层，以质量百分比计，所述面层由4～10％的ca2mg2al28o46、60～66％的白刚玉粉和30％的硅溶胶粘结剂制备而成。

2.根据权利要求1所述的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，其特征在于，所述陶瓷型壳的制备方法包括：

3.根据权利要求2所述的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，所述面层浆料的制备方法包括：

4.根据权利要求2所述的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，其特征在于，所述背层浆料的制备方法包括：

5.根据权利要求2所述的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，其特征在于，形成陶瓷型壳的脱蜡处理方法包括：

6.根据权利要求1所述的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，其特征在于，所述白刚玉粉的d50粒径为25.00±5μm。

7.根据权利要求1所述的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，其特征在于，所述硅溶胶粘结剂中sio2的含量为20～30wt％。

8.根据权利要求1所述的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳，其特征在于，所述面层为单层结构，所述背层为七层结构。

9.权利要求1～8任一项所述的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳的应用，其特征在于，所述陶瓷型壳用于铸造镍基高温合金叶片。

10.根据权利要求9所述的用于定向镍基高温合金精密铸造的陶瓷型壳的应用，其特征在于，所述镍基高温合金叶片的反应层厚度为20μm。