线膨胀系数可调的ＺｒＯ↓［２］和ＴｉＯ↓［２］超塑成形陶瓷模具的制备方法，它涉及一种线膨胀系数可调的ＺｒＯ↓［２］和ＴｉＯ↓［２］陶瓷模具的制备方法。针对钛合金超塑成形过程中，模具与工件由于线膨胀系数的差异，导致工件精确性降低问题。方法是：将陶瓷粉末与聚乙烯醇粘结剂混合搅拌均匀，聚乙烯醇粘结剂的加入量占陶瓷粉末总体积的２５％～４５％，陶瓷粉末按体积百分比由４０％～８０％的ＺｒＯ↓［２］和２０％～６０％的ＴｉＯ↓［２］组成；在形状压制模具内侧表面喷涂硅油；将陶瓷粉末放入形状压制模具内加压；陶瓷毛坯脱模；脱脂温度为３８０℃，预烧结温度为８００℃～１０００℃，预烧结在３８０℃～１０００℃之间的升温速度为０．８℃／ｍｉｎ，在１０００℃时保温１２０ｍｉｎ；将陶瓷模具烧制。由本发明专利技术的制备方法制成的陶瓷模具，在钛合金超塑成形中，模具与工件的线膨胀系数十分接近，提高了工件的精确性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种线膨胀系数可调的ZK)2和Ti02陶瓷模具的制备方法。
技术介绍
TC4钛合金具有比强度高、耐热、耐腐蚀等优良性能，且适合于各种压力 加工成形，该合金现在占到Ti合金总产量的50%，占到全部Ti合金加工件的 95%，在航空航天、化工、船舶、医疗等领域均得到了广泛的应用。而随着超 塑成形技术的应用，改善了其难以成形的状况，更加充分的发挥了 TC4钛合 金的优势。钛合金超塑成形模具材料要求具有良好的高温机械性能、抗氧化性 能和热稳定性能。Ni7N高温耐热钢具有上述良好的性能，且价格适中，因此 在实际应用生产中大量使用。但是，Ni7N的平均线膨胀系数在 15.2-18.9xl(r6。C"之间，而TC4钛合金的膨胀系数在8.8-9.2xl(T6X:"之间，由 于超塑成形实验温度较高，胀形模具与工件均会产生热膨胀，模具材料与工件 材料膨胀系数的差异使得模具与工件在由试验温度降至室温时的收縮程度不 同，因此两者之间会产生一定量的弹性变形甚至塑性变形，室温下的工件尺寸 也会大于设计模具时的型腔尺寸，严重时还会产生扭曲变形，从而影响工件精 度。而且在实验结束脱模时也相当困难，往往造成工件的再次变形甚至破坏。 尤其对于尺寸较大的工件，该类问题会更加严重，导致工件与其整体部件难以 配合，甚至无法安装。因此，如何解决模具与工件膨胀系数的差异成为现有技 术下急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种线膨胀系数可调的Zr02和TK)2超塑成形陶瓷模 具的制备方法，以解决现有的钛合金超塑成形过程中，模具与工件由于线膨胀 系数的差异，而导致工件精确性降低的问题。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是本专利技术的一种线膨胀系数 可调的Zr02和Ti02超塑成形陶瓷模具的制备方法是这样完成的a、陶瓷粉 末混合首先将陶瓷粉末与聚乙烯醇粘结剂混合，在8(TC 14(TC温度之间搅 拌30min 90min，待聚乙烯醇粘结剂完全熔化且与陶瓷粉末均匀混合为止，所述聚乙烯醇粘结剂的加入量占陶瓷粉末总体积的25%~45%，所述陶瓷粉末按 体积百分比由40%~80°/。的Zr02和20°/。~60%的Ti02组成；b、喷涂硅油在 形状压制模具内侧表面喷涂硅油；c、压制将经a步骤混合好的陶瓷粉末放 入形状压制模具内加压，加压压力为0.5Mpa~5.0 Mpa，压制过程在80°C 140°C 温度之间完成；d、陶瓷毛坯脱模将压制结束后的形状压制模具冷却至室温， 待2h 4h陶瓷毛坯变硬即刻脱模；e、陶瓷毛坯脱脂及预烧结成陶瓷模具脱 脂温度为380。C，预烧结温度为800。C 100(TC，其中，脱脂过程在20°C~380°C 之间的升温速度为0.9°C/min，在300。C时保温300 min;预烧结过程在 380。C 100(TC之间的升温速度为0.8°C/min，在1000°。时保温120 min; f、陶 瓷模具烧结陶瓷模具的烧结温度为1500°C，在20 150(TC之间升温速度为 3.5°C/min，在1500。C时保温30 min。本专利技术具有以下有益效果 一、采用本专利技术的制备方法制成的陶瓷模具，在钛合金超塑成形过程中，模具与工件的线膨胀系数十分接近，提高了工件的精确性。二、本专利技术可以通过调节Ti02的含量调节其膨胀系数，其中7102含 量越多，则膨胀系数越小；反之，Ti02含量越少，则膨胀系数越大。三、本发 明的制备方法简单、容易操作。 附图说明图1是用本专利技术的制备方法制成的Zr02和Ti02超塑成形陶瓷模具与TC4 钛合金平均线膨胀系数进行比较的曲线图，图2是本专利技术的制备方法的b步骤 中所用形状压制模具的主视剖视图。具体实施例方式具体实施方式一本实施方式的线膨胀系数可调的ZrCb和Ti02超塑成形 陶瓷模具的制备方法是这样完成的a、陶瓷粉末混合首先将陶瓷粉末与聚 乙烯醇粘结剂混合，在8(TC 14(TC温度之间搅拌30min 90min，待聚乙烯醇 粘结剂完全熔化且与陶瓷粉末均匀混合为止，所述聚乙烯醇粘结剂的加入量占 陶瓷粉末总体积的25%~45%，所述陶瓷粉末按体积百分比由40%~80%的Zr02 和20% 60%的1102组成；b、喷涂硅油在形状压制模具内侧表面喷涂硅油， 以防止压制过程中陶瓷粉末与形状压制模具粘结，影响表面质量；C、压制 将经a步骤混合好的陶瓷粉末放入形状压制模具内加压，加压压力为 0.5Mpa~5.0 Mpa，压力大小根据陶瓷模具所需的致密度选择，压制过程在8(TC 140。C温度之间完成，以保证聚乙烯醇粘结剂有良好的流动性；d、陶瓷 毛坯脱模将压制结束后的形状压制模具冷却至室温，待2h 4h陶瓷毛坯变硬 即刻脱模(此时通过压力脱模)；e、陶瓷毛坯脱脂及预烧结成陶瓷模具脱脂 温度为38(TC，预烧结温度为80(TC 100(TC,其中，脱脂过程在20°C~380°C 之间的升温速度为0.9°C/min，在300。C时保温300 min;预烧结过程在 38(TC 100(TC之间的升温速度为0.8°C/min，在1000"C时保温120 min; f、陶 瓷模具烧结陶瓷模具的烧结温度为1500°C，在20 1500'C之间升温速度为 3.5°C/min，在1500。C时保温30 min。具体实施方式二本实施方式与具体实施方式一的不同点是本实施方式的a步骤中，将陶瓷粉末与聚乙烯醇粘结剂混合，搅拌温度为12(TC，搅拌时 间为40min，待聚乙烯醇粘结剂完全熔化且与陶瓷粉末均匀混合为止，所述聚 乙烯醇粘结剂的加入量占陶瓷粉末总体积的30%,所述陶瓷粉末按体积百分比 由73%的ZrCb和27%的Ti02组成。可以根据所需膨胀系数不同调节Zr02和 Ti02的比例。增加Ti02含量则膨胀系数降低，减少其含量则膨胀系数增加。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一的不同点是本实施方式 的c步骤中的加压压力为3.0 Mpa，压制过程在IO(TC时完成。可以根据压力 调节模坯致密度，增大压力则模坯致密度增加，降低压力则致密度减小。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一的不同点是本实施方式的d步骤中，将压制结束后的形状压制模具冷却至室温，待3h陶瓷毛坯变硬即刻脱模。脱模后的模坯具有一定的强度，但强度有限。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一的不同点是本实施方式的e步骤中的预烧结温度为900°C。预烧结后模坯中的聚乙烯醇粘结剂完全挥 发，模坯强度较低。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式一的不同点是本实施方式的a步骤中，将陶瓷粉末与聚乙烯醇粘结剂混合，搅拌温度为80°C，搅拌时 间为30min，待聚乙烯醇粘结剂完全熔化且与陶瓷粉末均匀混合为止，所述聚 乙烯醇粘结剂的加入量占陶瓷粉末总体积的25%，所述陶瓷粉末按体积百分比 由40%的Zr02和60%的Ti02组成。该配比制成的陶瓷模具线膨胀系数较低。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式一的不同点是本实施方式 的a步骤中，将陶瓷粉末与聚乙烯醇粘结剂混合，搅拌温度为14(TC，搅拌时间为90min，待聚乙烯醇粘结剂完全熔化且与陶瓷粉末均匀混合为止，所述聚 乙烯醇粘结剂的加入量占陶瓷粉末总体积的45%，所述陶瓷粉末按体积百分比 由80。/。的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种线膨胀系数可调的ＺｒＯ↓［２］和ＴｉＯ↓［２］超塑成形陶瓷模具的制备方法，其特征在于：所述方法是这样完成的：ａ、陶瓷粉末混合：首先将陶瓷粉末与聚乙烯醇粘结剂混合，在８０℃～１４０℃温度之间搅拌３０ｍｉｎ～９０ｍｉｎ，待聚乙烯醇粘结剂完全熔化且与陶瓷粉末均匀混合为止，所述聚乙烯醇粘结剂的加入量占陶瓷粉末总体积的２５％～４５％，所述陶瓷粉末按体积百分比由４０％～８０％的ＺｒＯ↓［２］和２０％～６０％的ＴｉＯ↓［２］组成；ｂ、喷涂硅油：在形状压制模具内侧表面喷涂硅油；ｃ、压制：将经ａ步骤混合好的陶瓷粉末放入形状压制模具内加压，加压压力为０．５Ｍｐａ～５．０Ｍｐａ，压制过程在８０℃～１４０℃温度之间完成；ｄ、陶瓷毛坯脱模：将压制结束后的形状压制模具冷却至室温，待２ｈ～４ｈ陶瓷毛坯变硬即刻脱模；ｅ、陶瓷毛坯脱脂及预烧结成陶瓷模具：脱脂温度为３８０℃，预烧结温度为８００℃～１０００℃，其中，脱脂过程在２０℃～３８０℃之间的升温速度为０．９℃／ｍｉｎ，在３００℃时保温３００ｍｉｎ；预烧结过程在３８０℃～１０００℃之间的升温速度为０．８℃／ｍｉｎ，在１０００℃时保温１２０ｍｉｎ；ｆ、陶瓷模具烧结：陶瓷模具的烧结温度为１５００℃，在２０～１５００℃之间升温速度为３．５℃／ｍｉｎ，在１５００℃时保温３０ｍｉｎ。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张凯锋，蒋少松，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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