一种叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片及其一体化成型方法技术

本发明专利技术属于涡轮叶片制造技术领域，特别涉及一种叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片及其一体化成型方法。本发明专利技术提供的叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片的一体化成型方法，包括以下步骤：将陶瓷原料依次进行混合球磨和造粒，得到注射料；所述陶瓷原料包括碳化硅微粉、碳化硅纤维、炭黑、粘结剂、表面活性剂和润滑剂；将所述注射料注射入涡轮叶片模具中成型，得到生坯；将所述生坯依次进行脱脂和烧结，得到所述叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片。测试结果表明，由本发明专利技术提供的方法制备得到的叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片的密度为2.95～3.06g/cm3；精度为0.01mm；抗共振性能优良且具有良好的抗应力腐蚀性能。蚀性能。蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片及其一体化成型方法


[0001]本专利技术属于涡轮叶片制造
，特别涉及一种叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片及其一体化成型方法。

技术介绍

[0002]涡轮叶片是涡轮发动机中涡轮段的重要组成部件，高速旋转的叶片负责将高温高压的气流吸入燃烧器(涡轮发动机)，以维持引擎的工作。现有的涡轮叶片需要组装，由于叶片精度低，会导致共振的产生，应力集中在叶轮与叶片的结合点，造成叶根部断裂，安全性差且使用寿命短。涡轮叶片的制备工艺直接影响到涡轮叶片的精度、叶片与叶根连接部位的强度，进而直接影响到涡轮发动机的寿命和安全性。
[0003]目前，涡轮叶片的制备方法主要是失蜡法，该方法包括依次进行的制作蜡膜、制作型壳、浇铸金属和脱壳等工序，该方法存在精度差(仅达到0.1mm)、强度低导致成品率低以及配套刷浆工艺要求高的问题。此外，中国专利CN108119188B通过编织纤维技术制造了陶瓷基复合材料涡轮叶片，不仅为了适于编织纤维而改变了涡轮叶片的经典构型，普适性差，而且该编织纤维技术同样存在着精度低的问题，不适用于涡轮叶片普适性生产。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片及其一体化成型方法，本专利技术提供的方法工艺简单，制备得到的叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片精度高，使得叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片具有强度高、耐应力腐蚀的特点。
[0005]为了实现上述专利技术的目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片的一体化成型方法，包括以下步骤：
[0007]将陶瓷原料依次进行混合球磨和造粒，得到注射料；所述陶瓷原料包括碳化硅微粉、碳化硅纤维、炭黑、粘结剂、表面活性剂和润滑剂；
[0008]将所述注射料注射入涡轮叶片模具中成型，得到生坯；
[0009]将所述生坯依次进行脱脂和烧结，得到所述叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片。
[0010]优选的，所述碳化硅微粉、碳化硅纤维和炭黑的质量比为(65～70)：(25～30)：(5～10)。
[0011]优选的，所述碳化硅微粉的粒径为2～3μm；所述碳化硅纤维的直径为1～1.5μm，长度为2～3μm；所述炭黑的粒径为0.5～1μm。
[0012]优选的，所述粘结剂包括高密度聚乙烯或聚丙烯；
[0013]所述表面活性剂包括硬脂酸、油酸和有机硅烷中的一种或多种；
[0014]所述润滑剂包括石蜡、微晶石蜡和植物油中的一种或多种。
[0015]优选的，所述炭黑、粘结剂、表面活性剂和润滑剂的质量比为(5～10)：(15～20)：(10～15)：(70～75)。
[0016]优选的，所述混合球磨的转速为350～400rpm，时间为5～6h；
[0017]所述造粒的温度为150～200℃，时间为2～3h。
[0018]优选的，所述注射中注射料的融化温度为160～185℃，注射压力为100～150MPa。
[0019]优选的，所述脱脂包括依次进行的溶剂脱脂和热脱脂；
[0020]所述溶剂脱脂为：将所述生坯在脱脂溶剂中浸泡；所述脱脂溶剂为煤油，所述浸泡的温度为50～70℃，时间为6～8h；
[0021]所述热脱脂为：将溶剂脱脂所得坯体于氩气条件下保温；所述保温的温度为400～500℃，时间为2～3h。
[0022]优选的，所述烧结的温度为1400～1650℃，时间为3～5h。
[0023]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法得到的叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片。
[0024]本专利技术提供了一种叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片的一体化成型方法，包括以下步骤：将陶瓷原料依次进行混合球磨和造粒，得到注射料；所述陶瓷原料包括碳化硅微粉、碳化硅纤维、炭黑、粘结剂、表面活性剂和润滑剂；将所述注射料注射入涡轮叶片模具中成型，得到生坯；将所述生坯依次进行脱脂和烧结，得到所述叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片。在本专利技术中，碳化硅纤维具有纤维增强作用，有利于提高叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片的强度；物料配比协同一体化成型的注射成型方法，有利于降低原料物料在烧结过程中收缩性差异，提高叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片的精度，进而减少共振，遏制复合陶瓷涡轮叶片的应力断裂；相比传统的金属相，本专利技术提供的物料配比条件下得到复合陶瓷相，具有更为优异的耐腐蚀性能和耐应力腐蚀性能。
[0025]实施例测试结果表明，本专利技术提供的方法简单易行，由本专利技术提供的方法制备得到的叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片的密度为2.95～3.06g/cm3；精度为0.01mm；叶片与叶根连接处无共振发生，抗共振性能优良；叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片内部无应力断裂，具有良好的抗应力腐蚀性能。
附图说明
[0026]图1为本专利技术提供的叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片的一体化成型方法流程示意图；
[0027]图2为叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片结构示意图，图2中，1为涡轮叶片，2为翼型部分，3为叶冠，4为叶片与叶根连接部分，5为椭圆形空缺，6为叶根；
[0028]图3为叶根与叶轮连接示意图，图3中，7为叶根与叶轮弧形加强连接部，8为叶轮。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供了一种叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片的一体化成型方法，包括以下步骤：
[0030]将陶瓷原料依次进行混合球磨和造粒，得到注射料；所述陶瓷原料包括碳化硅微粉、碳化硅纤维、炭黑、粘结剂、表面活性剂和润滑剂；
[0031]将所述注射料注射入涡轮叶片模具中成型，得到生坯；
[0032]将所述生坯依次进行脱脂和烧结，得到所述叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片。
[0033]在本专利技术中，若无特殊说明，所述一体化成型方法中各组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
[0034]图1为本专利技术提供的叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片的一体化成型方法流程示意图，下面结合图1对本专利技术提供的叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片的一体化成型方法进行介绍说明。
[0035]本专利技术将陶瓷原料依次进行混合球磨和造粒，得到注射料；所述陶瓷原料包括碳化硅微粉、碳化硅纤维、炭黑、粘结剂、表面活性剂和润滑剂。
[0036]在本专利技术中，所述碳化硅微粉的粒径优选为2～3μm，更优选为2.2～2.8μm。在本专利技术中，所述碳化硅纤维的直径优选为1～1.5μm，更优选为1.1～1.4μm；长度优选为2～3μm，更优选为2.2～2.8μm。在本专利技术中，所述炭黑的粒径优选为0.5～1μm，更优选为0.6～0.9μm。
[0037]在本专利技术中，所述粘结剂优选包括高密度聚乙烯或聚丙烯。在本专利技术中，所述高密度聚乙烯的密度优选为0.95～1.05g/cm3，更优选为0.98～1.03g/cm3。在本专利技术中，所述聚丙烯的密度优选为0.89～0.95g/cm3，更优选为0.90～0.94g/cm3。
[0038]在本专利技术中，所述表面活性剂优选包括硬脂酸、油酸和有机硅烷中的一种或多种。在本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片的一体化成型方法，其特征在于，包括以下步骤：将陶瓷原料依次进行混合球磨和造粒，得到注射料；所述陶瓷原料包括碳化硅微粉、碳化硅纤维、炭黑、粘结剂、表面活性剂和润滑剂；将所述注射料注射入涡轮叶片模具中成型，得到生坯；将所述生坯依次进行脱脂和烧结，得到所述叶根加强型复合陶瓷涡轮叶片。2.根据权利要求1所述的一体化成型方法，其特征在于，所述碳化硅微粉、碳化硅纤维和炭黑的质量比为(65～70)：(25～30)：(5～10)。3.根据权利要求1或2所述的一体化成型方法，其特征在于，所述碳化硅微粉的粒径为2～3μm；所述碳化硅纤维的直径为1～1.5μm，长度为2～3μm；所述炭黑的粒径为0.5～1μm。4.根据权利要求1所述的一体化成型方法，其特征在于，所述粘结剂包括高密度聚乙烯或聚丙烯；所述表面活性剂包括硬脂酸、油酸和有机硅烷中的一种或多种；所述润滑剂包括石蜡、微晶石蜡和植物油中的一种或多种。5.根据权利要求1或2所述的一体化成型方法，其特征在于，所述炭黑...

【专利技术属性】
技术研发人员：李爱军，茅思佳，谢洪宾，朱界，高扬，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：