用于制备陶瓷升液管的材料、陶瓷升液管及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于制备陶瓷升液管的材料、陶瓷升液管及其制备方法，陶瓷升液管的材料由以下重量份数的原料组成：刚玉45～55份，莫来石35～45份，锆英石5～15份。本发明专利技术由上述材料制备的陶瓷升液管，具有耐高温、耐压、抗侵蚀和抗震性优良等特点，在高温合金反重力铸造过程的抽真空、充型、增压和保压阶段会对升液管产生热震，采用莫来石和锆英石具有良好的抗热震性能，能够保证升液管在整个实验过程中不发生破损。中不发生破损。中不发生破损。

【技术实现步骤摘要】
用于制备陶瓷升液管的材料、陶瓷升液管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及耐火材料领域，具体地，涉及一种用于制备陶瓷升液管的材料，用该材料制备高温合金反重力铸造的陶瓷升液管的方法，以及该方法制备的陶瓷升液管。

技术介绍

[0002]先进航空发动机大推力和轻量化的巨大需求驱动着复杂薄壁及超薄壁高温合金铸件得到越来越多的应用。传统重力条件下的高温合金组织演变规律和缺陷形成机理很难直接描述复杂受限空间(内腔和外形特别复杂、壁厚δ≤1.0mm、重力充型极其困难)中铸件的凝固变化过程，这为用于航空发动机上的高温合金复杂薄壁铸件的完美成型和冶金质量提升带来了挑战。与之相应的，对高温合金铸件的结构、性能的要求也越来越高，制造难度不断加大。调压铸造可以使薄壁铸件完整充型，在压力下凝固，可以提高铸件力学性能及内部冶金质量。
[0003]在高温合金反重力铸造过程中，高温熔融金属液(约1500℃)通过升液管被压送至模壳中，由于温度的急剧变化、受热不均，会出现极大温差以及由此而产生的热应力，高速流动的高温金属液会冲刷腐蚀升液管的内壁。升液管作为承载高温金属熔体输送的关键构件，其质量和稳定性至关重要。调压铸造高温合金过程中，下罐体压力可达到0.6～0.8MPa，升液管受到很大的压力作用。因此用于高温合金反重力铸造的升液管需要具有良好的高温力学性能特别是抗热震性、抗冲击性、耐金属液冲刷腐蚀性能。
[0004]经对现有技术的文献检索发现：申请号为201610645688.8的中国专利，公开了一种升液管的配方及其制备方法，该升液管由重量百分比为85％-95％的致密刚玉、5％-15％的铬质材料，再加入上述两种配料总重量的8％-15％的结合剂制成，可用于铝镁合金低压铸造和真空吸铸，适用于比较低的温度，通常用于700℃以下。而高温合金反重力铸造过程中的抗热震性要求高，使用温度高，这种升液管无法应用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种用于制备陶瓷升液管的材料、陶瓷升液管及其制备方法，该升液管可以用于高温合金反重力调压、差压和低压铸造。
[0006]根据本专利技术第一个方面，提供一种用于制备陶瓷升液管的材料，所述陶瓷升液管的材料由以下重量份数的原料组成：刚玉45～55份，莫来石35～45份，锆英石5～15份。
[0007]优选地，所述刚玉成分为α-Al2O3。
[0008]优选地，所述莫来石由以下质量百分数的组分组成：Al2O3为71.8％～77.2％，SiO2为22.8％～28.2％。
[0009]优选地，所述莫来石的粒度为0.5～3mm。选用此粒度范围的莫来石，可增强升液管的强度和抗震性。
[0010]优选地，所述材料由以下重量份数的组分组成：刚玉50～55份，莫来石40～45份，锆英石10～15份。
[0011]根据本专利技术第二个方面，提供一种陶瓷升液管的制备方法，包括，
[0012]按重量份数称取原料为刚玉45～55份、莫来石35～45份以及锆英石5～15份，并将上述原料进行混合并进行搅拌，搅拌2-4小时之后，得到混合物；
[0013]在所述混合物中加入结合剂，将所述结合剂与所述混合物充分混合均匀之后，采用机压法得到陶瓷坯料，将所述陶瓷坯料进行干燥，干燥之后，在1650～1750℃温度下烧结，得到陶瓷升液管。
[0014]优选地，所述结合剂选用亚硫酸纸浆废液或纯铝酸钙水泥。结合剂的作用是将刚玉粉末和莫来石粘合在一起。
[0015]优选地，干燥的时间为48～72小时。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下至少一种的有益效果：
[0017]本专利技术上述材料制备的陶瓷升液管，具有耐高温、耐压、抗侵蚀和抗震性优良等特点，在高温合金反重力铸造过程中，金属液温度可达到1400-1550℃，下罐压力可达到0.6～0.8Mpa，抽真空、充型、增压和保压阶段会对升液管产生热震，本专利技术中采用莫来石和锆英石具有良好的抗热震性能，能够保证升液管在整个实验过程中不发生破损。
附图说明
[0018]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0019]图1是本专利技术一优选实施例中的升液管的结构示意图。
[0020]图中标记表示为：1为凸台。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0022]实施例1
[0023]本实施例提供一种用于制备陶瓷升液管的材料，陶瓷升液管的材料由以下重量份数的原料组成：刚玉50份，莫来石40份，锆英石10份，以莫来石颗粒作为骨料，其粒度为0.7mm，选用此粒度的莫来石，可增强升液管的强度和抗震性。以刚玉和锆英石做为粉料。其中，刚玉主要成分是α-Al2O3，所选的莫来石由以下质量百分数的组分组成：Al2O3含量为75.6％，SiO2含量为24.4％，莫来石是通过烧结法人工合成。
[0024]上述材料的陶瓷升液管，可以通过以下方法制备，具体步骤如下：
[0025]步骤一、按重量份数称取原料为刚玉50份，莫来石40份，锆英石10份进行配料，采用搅拌机搅拌2小时左右，得到混合物。
[0026]步骤二、采用亚硫酸纸浆废液作为结合剂，结合剂的作用是将刚玉粉末和莫来石粘合在一起，将上述三种配料总重量7％的亚硫酸纸浆废液加入到步骤一得到的混合物中，将亚硫酸纸浆废液与混合物充分混合均匀之后，再用机压法成型，得到陶瓷坯料，将陶瓷坯料干燥48小时之后，在1650℃温度下烧结，得到陶瓷升液管。
[0027]实施例2
[0028]本实施例提供一种用于制备陶瓷升液管的材料，陶瓷升液管的材料由以下重量份数的原料组成：刚玉55份，莫来石40份，锆英石5份，以莫来石颗粒作为骨料，其粒度为2mm，选用此粒度的莫来石，可增强升液管的强度和抗震性。以刚玉和锆英石作为粉料。其中，刚玉主要成分是α-Al2O3，所选的莫来石由以下质量百分数的组分组成：Al2O3含量为74.5％，SiO2含量为25.5％。莫来石通过电熔法人工合成。
[0029]上述材料的陶瓷升液管，可以采用以下方法制备，具体步骤如下：
[0030]步骤一、按重量份数称取刚玉55份，莫来石40份，锆英石5份进行配料，采用搅拌机搅拌2小时左右，得到混合物。
[0031]步骤二、采用亚硫酸纸浆废液作为结合剂，结合剂的作用是将刚玉粉末和莫来石粘合在一起，将上述三种配料总重量9％的亚硫酸纸浆废液加入到混合物中，将亚硫酸纸浆废液与混合物充分混合均匀之后，采用机压法成型，得到陶瓷坯料，将陶瓷坯料干燥60小时之后，在1650℃温度下烧结，得到陶瓷升液管。
[0032]实施例3
[0033]本实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备陶瓷升液管的材料，其特征在于，所述材料由以下重量份数的组分组成：刚玉45～55份，莫来石35～45份，锆英石5～15份。2.根据权利要求1所述的用于制备陶瓷升液管的材料，其特征在于，所述刚玉成分为α-Al2O3。3.根据权利要求1所述的用于制备陶瓷升液管的材料，其特征在于，所述莫来石由以下质量百分数的组分组成：Al2O3为71.8％～77.2％，SiO2为22.8％～28.2％。4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于制备陶瓷升液管的材料，其特征在于，所述莫来石的粒度为0.5～3mm。5.根据权利要求1所述的用于制备陶瓷升液管的材料，其特征在于，所述材料由以下重量份数的组分组成：刚玉50～55份，莫来石40～45份，...

【专利技术属性】
技术研发人员：董安平，孙宝德，杜大帆，汪东红，祝国梁，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：