本發(fā)明涉及一種陶瓷型芯及其制備方法，具體涉及一種莫來石纖維增強(qiáng)的陶瓷型芯及其制備方法。
背景技術(shù)：
陶瓷型芯是制造熔模鑄造空心鑄件的轉(zhuǎn)接件，其作用是形成空心鑄件的內(nèi)腔形狀，并與型殼共同保證鑄件壁厚的尺寸精度。隨著熔模鑄造朝著“精密、薄壁、無余量”的方向發(fā)展，陶瓷型芯的性能及工程可靠性面臨著挑戰(zhàn)。而現(xiàn)有技術(shù)制備的陶瓷型芯在注蠟及金屬澆鑄過程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生型芯斷裂的現(xiàn)象，尤其是在單晶鑄造及等軸晶鑄造等高技術(shù)精密過程中，如何保證尺寸較薄的陶瓷型芯的強(qiáng)度問題，仍值得進(jìn)一步研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種莫來石纖維增強(qiáng)的陶瓷型芯及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種莫來石纖維增強(qiáng)的陶瓷型芯，按照重量百分比的化學(xué)組成為：sio2粉末48~57%，zro2粉末23~33%，莫來石纖維6~10%，粘結(jié)劑8~17%。
進(jìn)一步地，所述sio2粉末中，粒度為220目的sio2粉末占60~67.3%，粒度為300目的sio2粉末占32.7~40%。
進(jìn)一步地，所述zro2粉末的粒度為300目。
進(jìn)一步地，所述莫來石纖維直徑為2~10μm，長度為0.075~0.3mm。
進(jìn)一步地，所述粘結(jié)劑為石蠟、蜂蠟、聚乙烯、聚乙烯醇及eva中的一種或多種混合。
所述陶瓷型芯的制備方法，包括：
（1）按照上述質(zhì)量百分配比，將sio2粉末、zro2粉末、莫來石纖維和粘接劑混勻，加熱攪拌，形成料漿；
（2）將陶瓷型芯模具預(yù)熱，將料漿倒入陶瓷型芯模具中進(jìn)行壓注，根據(jù)模具形成不同形狀的陶瓷型芯胚體；
（3）將陶瓷型芯胚體放入窯具中并填滿al2o3填料，將窯具高溫焙燒；
（4）將焙燒完成的陶瓷型芯胚體放入強(qiáng)化液中浸泡并烘干，得到所述莫來石纖維增強(qiáng)的陶瓷型芯。
上述方法中，所述步驟（1）的加熱溫度為110~130℃，攪拌時(shí)間為2~5h。
上述方法中，所述步驟（2）的陶瓷型芯模具預(yù)熱溫度為30～50℃，壓注條件為：合膜壓力5~6mpa，注漿壓力1~3mpa，注漿時(shí)間20~30s，保壓時(shí)間15~30s。
上述方法中，所述步驟（3）的高溫焙燒條件為：先于200~250℃焙燒2～5h，然后于400~450℃焙燒3～6h，再于850~900℃保溫3～5h，最后于1190～1250℃焙燒7～8h。
本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果：本發(fā)明在陶瓷型芯中引入莫來石纖維用以增強(qiáng)陶瓷型芯，由于莫來石纖維在斷裂過程中從基體中撥出，可以顯著提高陶瓷型芯的強(qiáng)度和斷裂韌性，改善陶瓷型芯的力學(xué)性能。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。
實(shí)施例1
一種莫來石纖維增強(qiáng)的陶瓷型芯，按照重量百分比的化學(xué)組成為：粒度為220目的sio2粉末35%，粒度為300目的sio2粉末18%，粒度為300目的zro2粉末26%，長度為180目的莫來石纖維7%，粘結(jié)劑14%。其中粘結(jié)劑為石蠟、蜂蠟、聚乙烯混合。
所述陶瓷型芯的制備方法，包括：
（1）按照上述質(zhì)量百分配比，將sio2粉末、zro2粉末、莫來石纖維和粘接劑混勻，于110℃加熱攪拌3h，形成料漿；
（2）將陶瓷型芯模具預(yù)熱至35℃，將料漿倒入陶瓷型芯模具中進(jìn)行壓注，壓注條件為：控制合膜壓力6mpa，注漿壓力3mpa，注漿時(shí)間20s，保壓時(shí)間15s；根據(jù)模具形成不同形狀的陶瓷型芯胚體；
（3）將陶瓷型芯胚體放入窯具中并填滿al2o3填料，保持填料平實(shí)，將窯具放入高溫爐中焙燒，先于250℃焙燒3h，然后于400℃焙燒4h，再于850℃保溫4h，最后于1250℃焙燒8h；
（4）將焙燒完成的陶瓷型芯胚體從窯具中取出，清理表面浮沙，放入硅溶膠強(qiáng)化液中浸泡2.5h，60℃烘干，得到所述莫來石纖維增強(qiáng)的陶瓷型芯。
未經(jīng)莫來石纖維強(qiáng)化的陶瓷型芯室溫強(qiáng)度為10.5mpa，在1475℃的高溫下強(qiáng)度為8.3mpa，氣孔率為29.44%。本實(shí)施例的經(jīng)莫來石纖維強(qiáng)化后的陶瓷型芯室溫強(qiáng)度為18mpa，在1475℃的高溫下強(qiáng)度為12mpa，氣孔率極小。
實(shí)施例2
一種莫來石纖維增強(qiáng)的陶瓷型芯，按照重量百分比的化學(xué)組成為：粒度為220目的sio2粉末30%，粒度為300目的sio2粉末20%，粒度為300目的zro2粉末23%，長度為220目的莫來石纖維10%，粘結(jié)劑17%。其中粘結(jié)劑為石蠟、蜂蠟、聚乙烯醇混合。
所述陶瓷型芯的制備方法，包括：
（1）按照上述質(zhì)量百分配比，將sio2粉末、zro2粉末、莫來石纖維和粘接劑混勻，于130℃加熱攪拌2h，形成料漿；
（2）將陶瓷型芯模具預(yù)熱至50℃，將料漿倒入陶瓷型芯模具中進(jìn)行壓注，壓注條件為：控制合膜壓力5mpa，注漿壓力2mpa，注漿時(shí)間30s，保壓時(shí)間20s；根據(jù)模具形成不同形狀的陶瓷型芯胚體；
（3）將陶瓷型芯胚體放入窯具中并填滿al2o3填料，保持填料平實(shí)，將窯具放入高溫爐中焙燒，先于200℃焙燒5h，然后于450℃焙燒3h，再于900℃保溫3h，最后于1190℃焙燒8h；
（4）將焙燒完成的陶瓷型芯胚體從窯具中取出，清理表面浮沙，放入硅溶膠強(qiáng)化液中浸泡2h，50℃烘干，得到所述莫來石纖維增強(qiáng)的陶瓷型芯。
未經(jīng)莫來石纖維強(qiáng)化的陶瓷型芯室溫強(qiáng)度為10.5mpa，在1475℃的高溫下強(qiáng)度為8.3mpa，氣孔率為29.44%。本實(shí)施例的經(jīng)莫來石纖維強(qiáng)化后的陶瓷型芯室溫強(qiáng)度為18mpa，在1475℃的高溫下強(qiáng)度為12mpa，氣孔率極小。
實(shí)施例3
一種莫來石纖維增強(qiáng)的陶瓷型芯，按照重量百分比的化學(xué)組成為：粒度為220目的sio2粉末37%，粒度為300目的sio2粉末18%，粒度為300目的zro2粉末31%，長度為400目的莫來石纖維6%，粘結(jié)劑8%。其中粘結(jié)劑為石蠟、蜂蠟、eva混合。
所述陶瓷型芯的制備方法，包括：
（1）按照上述質(zhì)量百分配比，將sio2粉末、zro2粉末、莫來石纖維和粘接劑混勻，于110℃加熱攪拌5h，形成料漿；
（2）將陶瓷型芯模具預(yù)熱至30℃，將料漿倒入陶瓷型芯模具中進(jìn)行壓注，壓注條件為：控制合膜壓力5mpa，注漿壓力1mpa，注漿時(shí)間30s，保壓時(shí)間30s；根據(jù)模具形成不同形狀的陶瓷型芯胚體；
（3）將陶瓷型芯胚體放入窯具中并填滿al2o3填料，保持填料平實(shí)，將窯具放入高溫爐中焙燒，先于250℃焙燒4h，然后于400℃焙燒5h，再于850℃保溫5h，最后于1200℃焙燒7h；
（4）將焙燒完成的陶瓷型芯胚體從窯具中取出，清理表面浮沙，放入硅溶膠強(qiáng)化液中浸泡3h，65℃烘干，得到所述莫來石纖維增強(qiáng)的陶瓷型芯。
未經(jīng)莫來石纖維強(qiáng)化的陶瓷型芯室溫強(qiáng)度為10.5mpa，在1475℃的高溫下強(qiáng)度為8.3mpa，氣孔率為29.44%。本實(shí)施例的經(jīng)莫來石纖維強(qiáng)化后的陶瓷型芯室溫強(qiáng)度為18mpa，在1475℃的高溫下強(qiáng)度為12mpa，氣孔率極小。
實(shí)施例4
一種莫來石纖維增強(qiáng)的陶瓷型芯，按照重量百分比的化學(xué)組成為：粒度為220目的sio2粉末32%，粒度為300目的sio2粉末19%，粒度為300目的zro2粉末29%，長度為325目的莫來石纖維8%，粘結(jié)劑12%。其中粘結(jié)劑為石蠟、蜂蠟混合。
所述陶瓷型芯的制備方法，包括：
（1）按照上述質(zhì)量百分配比，將sio2粉末、zro2粉末、莫來石纖維和粘接劑混勻，于115℃加熱攪拌3.5h，形成料漿；
（2）將陶瓷型芯模具預(yù)熱至42℃，將料漿倒入陶瓷型芯模具中進(jìn)行壓注，壓注條件為：控制合膜壓力6mpa，注漿壓力3mpa，注漿時(shí)間20s，保壓時(shí)間15s；根據(jù)模具形成不同形狀的陶瓷型芯胚體；
（3）將陶瓷型芯胚體放入窯具中并填滿al2o3填料，保持填料平實(shí)，將窯具放入高溫爐中焙燒，先于250℃焙燒2.9h，然后于450℃焙燒3.7h，再于850℃保溫4.2h，最后于1235℃焙燒7h；
（4）將焙燒完成的陶瓷型芯胚體從窯具中取出，清理表面浮沙，放入硅溶膠強(qiáng)化液中浸泡2.6h，68℃烘干，得到所述莫來石纖維增強(qiáng)的陶瓷型芯。
未經(jīng)莫來石纖維強(qiáng)化的陶瓷型芯室溫強(qiáng)度為10.5mpa，在1475℃的高溫下強(qiáng)度為8.3mpa，氣孔率為29.44%。本實(shí)施例的經(jīng)莫來石纖維強(qiáng)化后的陶瓷型芯室溫強(qiáng)度為18mpa，在1475℃的高溫下強(qiáng)度為12mpa，氣孔率極小。
最后應(yīng)該說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明宗旨和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本權(quán)利要求范圍當(dāng)中。