【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空材料，具体涉及一种3d打印硅基陶瓷型芯制备方法及其应用。
技术介绍
1、随着航空航天事业的快速发展和航空发动机推重比的提高，发动机涡轮燃气温度不断升高。提高材料的承温能力可显著涡轮燃气温度，但到目前为止，超合金的使用温度已接近熔融温度。因此，冷却技术被广泛应用于所有熔模铸造先进空心涡轮叶片，以承受较高的气体温度，这导致涡轮叶片的内部冷却通道越来越复杂。陶瓷型芯用于形成内冷结构，在涡轮叶片熔模铸造中提供精密、复杂内腔，是制备叶片内腔结构不可或缺的转接件。因此型芯需要满足以下条件：(1)耐火度高，以保证在浇注时和铸件凝固过程中不软化和变形。(2)低的热膨胀率，保证铸件内腔尺寸稳定。(3)化学稳定性好，保证型芯表面精度。(4)高强度，承受蜡液的冲击和挤压而不致断裂和破损。(5)易脱除，型芯必须要有足够的孔隙率，使陶瓷型芯可以从铸件中脱除。
2、几种传统的制造方法可用于制造陶瓷型芯如注射成型法、热压注法和凝胶注膜法等，然而，由于模具制造周期长且生产率较低，导致传统陶瓷型芯存在生产时间长、成本高等缺点。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种3d打印硅基陶瓷型芯制备方法及其应用，该3d打印硅基陶瓷型芯具有优良机械性能，可用于空心叶片制造。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种3d打印硅基陶瓷型芯制备方法，该方法为：
3、s1、预混液的制备：将1,6-乙二醇二丙烯酸酯、环氧丙烯
4、s2、将熔融石英粉粗粉、细粉按质量比为8：2混合，得到混合后的熔融石英粉，然后将所述混合后的熔融石英粉与白刚玉、硅酸锆按质量比为17：2：1混合，然后加入金属si粉，混合搅拌均匀，得到混合料；所述金属si粉为所述混合后的熔融石英粉质量的0.4％；所述熔融石英粉粗粉的平均粒径为22.1μm，所述细粉的平均粒径为4.89μm；
5、s3、向s2中得到的混合料中加入s1中的得到的预混液，以1200rpm/min的转速球磨30min，得到陶瓷浆料；
6、s4、将s3中得到的到陶瓷浆料加入到3d打印机中制备得到陶瓷型芯坯体，所述3d打印机的曝光功率为23mw/cm2，曝光时间6s，切片厚度为100μm；
7、s5、将s4中得到的陶瓷型芯坯体经超声机清洗、干燥后，以1℃/min的升温速率将所述陶瓷型芯坯体从室温加热至200℃，然后以1℃/min的升温速率加热至204℃，保温1h，再以1℃/min的升温速率加热至378℃，保温1h，再以1℃/min的升温速率加热至488℃，保温1h，再以2℃/min的升温速率加热至600℃，保温1h，然后以2℃/min的升温速率加热至1200℃，保温6h，自然冷却至室温，得到3d打印硅基陶瓷型芯。
8、优选地，s1中所述预混液由以下体积分数的原料组成：1,6-乙二醇二丙烯酸酯25％、环氧丙烯酸酯14％、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯24％、聚氨酯丙烯酸酯28％、2,4,6-三甲基苯甲酰基-乙氧基-苯基氧化膦3％，油酸2％，余量为分散剂byk-111。
9、优选地，s3中所述陶瓷浆料的固含量为56vol％。
10、优选地，s5中所述3d打印硅基陶瓷型芯的三维方向的收缩率为4.38％～5.47％，室温层间强度和层内强度分别为11.35mpa和17.21mpa。
11、本专利技术还提供了上述制备方法制备的3d打印硅基陶瓷型芯的应用，所述3d打印硅基陶瓷型芯用于空心叶片制造。
12、本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
13、本专利技术采用立体光刻技术制备了含有金属si粉的硅基陶瓷型芯，即3d打印硅基陶瓷型芯。在金属si的氧化反应和低熔点的共同作用下，当金属si粉含量为0.4wt％时，陶瓷型芯性能达到最佳，三维方向的收缩率分别为5.47％、4.38％和5.09％，陶瓷型芯的体积密度和孔隙率分别为1.68g/cm3和28.07％，室温层间强度和层内强度达到了11.35mpa和17.21mpa，高温弯曲强度为8.014mpa和10.771mpa。因此，金属si粉的最佳添加可以提供具有优良机械性能的硅基陶瓷型芯，从而促进硅基陶瓷型芯在空心叶片制造中的应用和发展。
14、下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。
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1.一种3D打印硅基陶瓷型芯制备方法，其特征在于，该方法为：
2.根据权利要求1所述的一种3D打印硅基陶瓷型芯制备方法，其特征在于，S1中所述预混液由以下体积分数的原料组成：1,6-乙二醇二丙烯酸酯25％、环氧丙烯酸酯14％、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯24％、聚氨酯丙烯酸酯28％、2,4,6-三甲基苯甲酰基-乙氧基-苯基氧化膦3％，油酸2％，余量为分散剂BYK-111。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印硅基陶瓷型芯制备方法，其特征在于，S3中所述陶瓷浆料的固含量为56vol％。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印硅基陶瓷型芯制备方法，其特征在于，S5中所述3D打印硅基陶瓷型芯的三维方向的收缩率为4.38％～5.47％，室温层间强度和层内强度分别为11.35MPa和17.21MPa。
5.一种如权利要求1-4任一权利要求所述制备方法制备的3D打印硅基陶瓷型芯的应用，其特征在于，所述3D打印硅基陶瓷型芯用于空心叶片制造。
【技术特征摘要】
1.一种3d打印硅基陶瓷型芯制备方法，其特征在于，该方法为：
2.根据权利要求1所述的一种3d打印硅基陶瓷型芯制备方法，其特征在于，s1中所述预混液由以下体积分数的原料组成：1,6-乙二醇二丙烯酸酯25％、环氧丙烯酸酯14％、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯24％、聚氨酯丙烯酸酯28％、2,4,6-三甲基苯甲酰基-乙氧基-苯基氧化膦3％，油酸2％，余量为分散剂byk-111。
3.根据权利要求1所述的一种3d打印硅基陶瓷型...
【专利技术属性】
技术研发人员：许西庆，李杰，郭亚杰，杨永康，贾子祺，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：
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