一种Y₂O₃与Al₂O₃复合陶瓷管及其制备该陶瓷管的方法

专利名称：一种Y₂O₃与Al₂O₃复合陶瓷管及其制备该陶瓷管的方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于成型铸锭用的陶瓷管。更特别地说，是指一种釆用注浆成型工艺先制得^203外层管，然后在^203外层管的内壁上注浆成型制Y203内层，从而得到具有双层材料体系的丫203与Al203复合陶瓷管。
背景技术：
定向凝固技术是通过建立特定方向的温度梯度，使熔融合金沿着与热流相反的方向凝固的一种铸造工艺，通常合金铸锭具有特定的结晶取向。定向凝固技术最突出的
成就是在航空工业中的应用。自1965年美国普拉特'惠特尼航空公司采用高温合金定向凝固技术以来，这项技术已经在许多国家得到应用。采用定向凝固技术可以生产具有优良的抗热冲击性能、较长的疲劳寿命、较好的蠕变抗力的航空用部件。
研究定向凝固合金的凝固特性、工艺特点及组织性能时，通常使用陶瓷管制备各种规格的定向凝固棒材，即在陶瓷管中进行金属合金晶粒定向生长从而获得具有特定晶体取向的合金材料。常用的Al203陶瓷管最高使用温度可达165(TC，价格便宜，生产厂家较多，可满足一般金属及合金的定向凝固使用；但在对Ti合金、稀土合金及含Ti、 Al、 Nb、 Hf、稀土元素(如Tb、 Dy)等高活性金属的合金进行定向凝固时，由于^203陶瓷管的化学稳定性较低，容易在和金属液接触的界面处产生一个污染层，特别是定向凝固工艺要求在高的过热度下长时间保温，更加剧了熔体与陶瓷管之间的化学反应，甚至于使熔体中融入大量的氧化物夹杂。如在使用A1203陶瓷管对Ni-44Ti-6A1合金定向凝固时，在加热温度1550。C时，经半小时后合金中的氧含量由500/^m增加到1.3%。因此，有必要发展一种髙化学稳定性、高使用温度，抗热震性能满足定向凝固急冷要求的陶瓷管。
氧化钇(Y203)是一种难熔氧化物，其熔点高达240CrC以上，150(TC下的分解压为1.62X 10-2Mi^ 。 7203陶瓷不仅具有优良的耐热性和高温稳定性，而且具有较好的化学稳定性，在髙温下不易与Ti、 Al等活泼金属发生反应，因此是制作Ti合金、稀土合金及含Ti、 Al、 Nb、 Hf、稀土元素(如Tb、 Dy)等高活性金属的合金定向凝固成型用陶瓷管的首选材料。发明 内 容
本发明的目的之一是提供一种具有双层结构的￥203与八1203复合陶瓷管，该陶瓷管的外层管釆用八1203粉料，内层釆用￥203多级粉粉料。该陶瓷管由^203外层管和Y203内层构成，Y203内层采用注浆成型方法制备在八1203外层管的内壁。A1203外层管的厚度记为"，￥203内层的厚度记为"，则有d =0.005/) 0.5Z)。
本发明的目的之二是提出一种采用注浆成型工艺制作具有双层结构的Y203与八1203复合陶瓷管的制备方法。在制八1203外层管时，是向石膏模具的模腔中注入八1203外层管浆料；制Y20g内层时，是向八1203外层管的中心通孔13内注入￥203内层桨料。本发明注浆成型制陶瓷管的过程为选石膏模—注八1203浆成型—素烧A1203陶瓷管—注￥203浆成型—烧成双层结构陶瓷管。
本发明的一种采用注浆成型工艺制作￥203与^203复合陶瓷管的方法，其有下列步骤
第一步八1203外层管浆料的配制
八1203外层管桨料由质量百分比纯度为99.5%的八1203粉、分散剂、粘结剂和去离子水组成，其中，100m/的去离子水中加入167.14g 260.00g的八1203粉、1.55g 2.75g的分散剂和1.50g 2.46g的粘结剂；将八1203粉与分散剂、粘结剂和去离子水混合后，用刚玉球在球磨机上球磨24 36/z，得到最大粒径小于等于5^附的尼203外层管浆料；
所述分散剂为聚丙烯酸铵或者阿拉伯树胶；
所述粘结剂为聚乙烯醇或者羧甲基纤维素；
第二步￥203内层浆料的配制
￥203内层浆料由￥203多级粉、分散剂、粘结剂和去离子水混合均匀得到，其中，100m/的去离子水中加入125.00 g 409.09 g的Y20g多级粉、1.00g 5.15g的分散剂和0.80g ~3.24g的粘结剂；
所述分散剂为聚丙烯酸铵或者阿拉伯树胶；
所述粘结剂为聚乙烯醇或者羧甲基纤维素；
所述100g的Y2O3多级粉中包含有粒径为5//w的Y2O3粉料50g 80g、粒径为25aw的丫203粉料5g 30g和余量的粒径为45//m的丫203粉料；第三步^203外层管的制备
步骤(A)，将第一步配得的^203外层管浆料加入到注漿成型机中，将石膏模具 (11)安装在注浆成型机的夹具上，调节排浆量，开始向模腔(12)中注满A1203 外层管浆料后静置5 15min，然后倒置石膏模具(11)，排出模腔(12)中的余浆; 最后脱模得到尼203外层管生坯；
所述注浆成型机的排浆量为10丄/min 20丄/min;
步骤(B)，将Al203外层管生坯在25"的干燥室内干燥2 3天后，再在120 °C的烘箱内高温干燥24 36 A后制得干燥A1203外层管生坯；
步骤(C),将干燥Al203外层管生坯放入烧结炉中，烧制时间为20 36A，烧 结温度为1300°C 1500°C,制得气孔率为20% 40%的Al203素烧管；
步骤(D)，将八1203素烧管放入超声清洗槽中，超声10 20min后取出；
步骤(E)，将超声清洗后的八1203素烧管放入120。C的烘箱内高温干燥3 5/ 后 制得^203外层管；
第四步双层陶瓷管的制备
步骤(a)，将第三步制得的尼203外层管(1)的下端口用塞子封上，再将第二 步配得的￥203内层浆料由八1203外层管(1)的中心通孔(13)注入，注满中心通 孔(13)后静置0.5 3min，然后倒置八1203外层管(1)，排出通孔(13)中的余
浆，去除塞子，得到第一生坯；
步骤(b)，将第一生坯在25。C的干燥室内干燥1 2天后，再在12CTC的烘箱 内高温干燥10 24/ 后制得第二生坯；
步骤(c)，将第二生坯放入烧结炉中，烧制时间为30~100A，烧结温度为 1550°C 1750°C，制得丫203与八1203复合陶瓷管。
本发明具有双层结构的丫203与^203复合陶瓷管的优点
(1) 其耐热性好，能够适用于175crc的环境下进行金属合金的定向凝固成型。
(2) 其化学稳定性高，能够适用于高活性金属及合金的定向凝固成型。该高活性金 属及合金可以是Ti合金、稀土合金及含Ti、 Al、 Nb、 Hf、稀土元素(如Tb、 Dy)等高活性合金。
(3) 其在定向凝固成型中与合金熔体接触的界面处不参与合金熔体的反应，有效地 提高了合金熔体纯净性，更有利于制备高性能的金属合金材料。(4) 其经过大温度梯度定向凝固过程后不开裂，可以满足抗热震性能的要求。
(5) 是采用较廉价的八1203基体上制高性能的薄内层Y203，Y203内层弥补了 A1203 基体定向凝固时化学稳定性不够的弱点，使具有双层结构的陶瓷管性能优良， 安全可靠，成本较低。
采用注浆成型制备本发明具有双层结构的￥203与^203复合陶瓷管的优点在于:
(1) 通过控制Al203管的烧结温度，使得^203管的气孔率达到20%~40%，有 利于Y203料浆与A1203管内壁的结合。
(2) 通过控制多级粉￥203料浆在八1203管的注浆吸浆时间(即^203注浆完成后 的静置时间)，来获得所需厚度的￥203层。
(3) 利用注浆成型工艺制作具有双层结构的￥203与八1203复合陶瓷管，工艺操作 简单，制管成品率高。


图1是本发明丫203与八1203复合陶瓷管的结构图。 图1A是图1的A—A视图。 图2是石膏模具的示意图。
图3是本发明采用注浆成型工艺制得^203外层管的示意图。 图4是本发明釆用注浆成型工艺制得陶瓷管的剖视图片。
具体实施例方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
参见图l、图1A、图4所示，本发明是用作熔炼设备中的一种具有双层结构的 ￥203与Al203复合陶瓷管，该陶瓷管由八1203外层管1和￥203内层2构成，Y203 内层2采用注浆成型方法制备在^203外层管1的内壁。八1203外层管1的厚度记为 D，单位mw， 丫203内层2的厚度记为d，单位mm，则有^=0.005￡>~0.5￡)。 本发明的￥203与八1203复合陶瓷管可以用作定向凝固熔炼设备中的定向凝固管。 本发明采用注浆成型工艺制备具有双层结构的￥203与Al203复合陶瓷管，包括 有如下步骤第一步八1203外层管桨料的配制
八1203外层管浆料由质量百分比纯度为99.5%的八1203粉、分散剂、粘结剂和去 离子水组成，其中，100m/的去离子水中加入167.14g 260.00g的八1203粉、 1.55g 2.75g的分散剂和1.50g 2.46g的粘结剂；将八1203粉与分散剂、粘结 剂和去离子水混合后，用刚玉球在球磨机上球磨24 36/2，得到最大粒径小于等于 5/^的^203外层管浆料；
所述分散剂可以为聚丙烯酸铵、阿拉伯树胶； 所述粘结剂可以为聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素。 第二步￥203内层浆料的配制
￥203内层浆料由￥203多级粉、分散剂、粘结剂和去离子水混合均匀得到，其中， lOOm/的去离子水中加入125.00g 409.09g的Y2O3多级粉、1.00g 5.15g的 分散剂和0.80g 3.24g的粘结剂；
所述分散剂可以为聚丙烯酸铵、阿拉伯树胶；
所述粘结剂可以为聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素；
所述lOOg的丫203多级粉中包含有粒径为5//m的丫203粉料50g 80g、粒 径为25//m的￥203粉料5g 30g和余量的粒径为45;/m的￥203粉料。 第三步^203外层管的制备
步骤(A)，将第一步配得的^203外层管浆料加入到注浆成型机中，将石膏模具 11 (如图2所示)安装在注浆成型机的夹具上，调节排跟量，开始向+莫腔12中注满 八1203外层管桨料后静置5 15min ，然后倒置石膏模具ll，排出模腔12中的余浆； 最后脱模得到^203外层管生坯；
所述注浆成型机的排浆量为10丄/min 20Z/min;
在此步骤中，从石膏模具11的模腔12中倒出的八1203外层管浆料的余桨可以 重复使用；
步骤(B)，将Al203外层管生坯在25。C的干燥室内干燥2 3天后，再在120 °C的烘箱内高温干燥2 4 ~ 36 A后制得干燥A1203外层管生坯；
步骤(C)，将千燥^203外层管生坯放入烧结炉中，烧制时间为20 36/2，烧 结温度为1300°C 1500°C，制得气孔率为20%~40%的八1203素烧管；步骤(D)，将^203素烧管放入超声清洗槽中，超声10 20min后取出；
步骤(E)，将超声清洗后的A1203素烧管放入120°C的烘箱内高温干燥3~5/;后 制得^203外层管1。
参见图2所示，石膏模具11的中心留有一模腔12，该模腔12用于注入A1203 外层管浆料。通过控制^203外层管浆料在模腔12内的吃浆时间，可获得在石膏模 具ll的内壁上的涂层厚度。
第四步双层陶瓷管的制备
步骤(a)，将第三步制得的^203外层管1的下端口用塞子封上，再将第二步配 得的丫203内层浆料由八1203外层管1的中心通孔13注入,注满中心通孔13后静置 0.5 3min,然后倒置A1203外层管1 ，排出通孔13中的余浆，去除塞子，得到第
一生坯；
在此步骤中，从^203外层管1的中心通孔13中倒出的￥203内层浆料的余浆 可以重复使用；
步骤(b)，将第一生坯在25。C的干燥室内干燥1 2天后，再在12(TC的烘箱 内高温干燥10 24/2后制得第二生坯；
步骤(c)，将第二生坯放入烧结炉中，烧制时间30~100/ ，烧结温度为 155(TC 175CrC，制得￥203与尼203复合陶瓷管。
参见图3所示，^203外层管1的中心有一通孔13，该通孔13用于注入Y203 内层浆料。
本发明注浆成型制￥203与^203复合陶瓷管的过程为选石膏模—注^203浆成 型—素烧A1203陶瓷管—注￥203浆成型—烧成双层结构陶瓷管。
实施例 1 :
第一步^203外层管桨料的配制
八1203外层管浆料由质量百分比纯度为99.5%的^203粉、阿拉伯树胶、羧甲基 纤维素和去离子水组成，其中，100w/的去离子水中加入214.50g的八1203粉、 2.15g的阿拉伯树胶和2.12g的羧甲基纤维素；将八1203粉与阿拉伯树胶、羧甲基 纤维素和去离子水混合后，用刚玉球在球磨机上球磨30小时，得到最大粒径小于等 于5〃附的^203外层管浆料。第二步￥203内层桨料的配制
丫203内层浆料由￥203多级粉、聚丙烯酸铵、聚乙烯醇(PVA)和去离子水混合 均匀得到，其中，100w/的去离子水中加入125.00g的丫203多级粉、l.OOg的聚 丙烯酸铵和3.24g的聚乙烯醇(PVA);
所述lOOg的Y203多级粉中包含有粒径为5//m的丫203粉料80g、粒径为 25//w的Y203粉料5g和粒径为45〃m的Y203粉料15g。
第三步尼203外层管的制备
步骤(A)，将第一步配得的^203外层管浆料加入到注浆成型机中，将石膏模具 11 (如图2所示)安装在注浆成型机的夹具上，调节排浆量为15Z/min，开始向模 腔12中注满Al203外层管浆料后静置10min，形成厚度"-8wm，然后倒置石膏 模具ll，排出模腔12中的余浆；最后脱模得到Al203外层管生坯；
步骤(B)，将^203外层管生坯在25°(:的干燥室内干燥2.5天后，再在12CTC 的煤箱内高温干燥30 A后制得干燥A1203外层管生坯；
步骤(C)，将干燥^203外层管生坯放入烧结炉中，烧制时间为28A，烧结温 度为1380°C，制得气孔率为28%的^203素烧管；
步骤(D)，将八1203素烧管放入超声清洗槽中，超声15min后取出；
步骤(E)，将超声清洗后的^203素烧管放入12(TC的烘箱内高温干燥4/2后制 得八1203外层管1。
第四步双层陶瓷管的制备
步骤(a)，将第三步制得的Al203外层管1的下端口用塞子封上，再将第二步配 得的Y203内层浆料由八1203外层管1的中心通孔13注入，注满中心通孔13后静置 0.5min，形成厚度d-0.2mm,然后倒置八1203外层管1,排出通孔13中的余浆，
去除塞子，得到第一生坯；
步骤(b),将第一生坯在25。C的干燥室内干燥1.5天后，再在12(TC的烘箱内 高温干燥18/2后制得第二生坯；
步骤(c)，将第二生坯放入烧结炉中，烧制时间为80/2，烧结温度为165CTC,
制得丫203与Al203复合陶瓷管。将装有Tb。.3Dy。.7Fe2 (Terfenol-D)合金的实施例1制得的陶瓷管安装在定向 凝固炉中，先抽炉内真空度至2.5xl(^Pfl后，再充入高纯氩气，此时炉内真空度 达0.5X10S尸"；然后在炉内采用悬浮区熔法在高温1650°C,定向凝固抽拉速度 200mm/Z7条件下，制备具有择优取向的Tbo.3Dy。7Fe2 (Terfenol-D)合金。待制备 完成后，取出；目测检查实施例1制得的陶瓷管无裂缝，Y203内层与八1203外层 管结合处未分离，保持良好结合。经能谱分析陶瓷管的内壁未发现合金元素，对定向 凝固后Tb。.3Dy。.7Fe2 (Terfenol-D)合金进行电子探针分析，未发现Y元素。以上 检测说明在1650。C的使用温度下，实施例1制得的陶瓷管内壁表面的￥203材料未 脱落而混入合金液中，有效的提高了 Tb。.3Dy。.7Fe2 (Terfenol-D)合金的洁净度和 合金质量。 实施例 2 :
第一步^203外层管浆料的配制
^203外层管料浆由质量百分比纯度为99.5%的^203粉、阿拉伯树胶、聚乙烯 醇(PVA)和去离子水组成，其中，100m/的去离子水中加入167.14g的Al2O3粉、 1.55g的阿拉伯树胶和1.50g的聚乙烯醇(PVA);将八1203粉与阿拉伯树胶、聚乙 烯醇(PVA)和去离子水混合后，用刚玉球在球磨机上球磨24小时，得到最大粒径 小于等于5/^1的八1203外层管浆料。
第二步￥203内层浆料的配制
￥203内层浆料由￥203多级粉、聚丙烯酸铵、聚乙烯醇(PVA)和去离子水混合 均匀得到，其中，100m/的去离子水中加入235.29《的￥203多级粉、1.50g的聚 丙烯酸铵和2.00g的聚乙烯醇(PVA);
所述100g的Y203多级粉中包含有粒径为5//w的￥203粉料65g、粒径为 2 5 /朋的Y203粉料30 g和粒径为4 5 //w的Y203粉料5g。
第三步尼203外层管的制备
步骤(A),将第一步配得的^203外层管浆料加入到注浆成型机中，将石膏模具 11 (如图2所示)安装在注浆成型机的夹具上，调节排浆量为20Z/min,开始向模 腔12中注满八1203外层管浆料后静置15min，形成厚度D-10wm，然后倒置石 膏模具ll，排出模腔12中的余浆；最后脱模得到^203外层管生坯；步骤(B)，将Al203外层管生坯在25。C的干燥室内干燥2天后，再在12(TC的 烘箱内高温干燥24/ 后制得干燥八1203外层管生坯；
步骤(C)，将干燥^203外层管生坯放入烧结炉中，烧制时间为20//,烧结温 度为1300°C，制得气孔率为40%的^203素烧管；
步骤(D)，将^203素烧管放入超声清洗槽中，超声20min后取出；
步骤(E),将超声清洗后的八1203素烧管放入12CrC的烘箱内高温干燥3/ 后制 得八1203外层管1。
第四步双层陶瓷管的制备
步骤(a)，将第三步制得的^203外层管1的下端口用塞子封上，再将第二步配 得的丫203内层浆料由八1203外层管1的中心通孔13注入，注满中心通孔13后静置 1.5min，形成厚度^=3附附，然后倒置八1203外层管1，排出通孔13中的余浆，
去除塞子，得到第一生坯；
步骤(b)，将第一生坯在25。C的干燥室内干燥1天后，再在120。C的烘箱内高 温干燥10/ 后制得第二生坯；
步骤(c)，将第二生坯放入烧结炉中，烧制时间为30/z，烧结温度为155(TC，
制得？203与Al2(D3复合陶瓷管。
将装有Ni-44Ti-6A1 (原子百分比)合金的实施例2制得的陶瓷管安装在定向凝 固炉中，先抽炉内真空度至2.5xl(^i^后，再充入高纯氩气，此时炉内真空度达 0.5xl05i^;然后在炉内采用Bridgeman法在高温1550°C，定向凝固抽拉速度 240mmM条件下，制备具有择优取向的Ni-44Ti-6Al合金。待制备完成后，取出； 目测检查实施例2制得的陶瓷管无裂缝，Y203内层与Al203外层管结合处未分离， 保持良好结合。经能谱分析陶瓷管的内壁未发现合金元素，对定向凝固后 Ni-44Ti-6Al合金进行电子探针分析，未发现Y元素。以上检测说明在1550。C的使 用温度下，实施例2制得的陶瓷管内壁表面的￥203材料未脱落而混入合金液中，有 效的提高了 Ni-44Ti-6Al合金的洁净度和合金质量。 实施例3 :
第一步^203外层管浆料的配制
八1203外层管料浆由质量百分比纯度为99.5%的^203粉、阿拉伯树胶、羧甲基 纤维素和去离子水组成，其中，100m/的去离子水中加入260g的Al2O3粉、2.75g的分散剂和2.46g的粘结剂；将八1203粉与阿拉伯树胶、羧甲基纤维素和去离子水 混合后，用刚玉球在球磨机上球磨36小时，得到最大粒径小于等于5//附的A1203 外层管浆料。
第二步￥203内层浆料的配制
￥203内层浆料由￥203多级粉、聚丙烯酸铵、聚乙烯醇(PVA)和去离子水混合 均匀得到，其中，100m/的去离子水中加入409.09g的Y203多级粉、5.15g的聚 丙烯酸铵和0.80g的聚乙烯醇(PVA);
所述lOOg的Y203多级粉中包含有粒径为5/iw的丫203粉料50g、粒径为 20//m的Y203粉料15 g和粒径为48//w的Y203粉料35g。
第三步八1203外层管的制备
步骤(A)，将第一步配得的^203外层管浆料加入到注浆成型机中，将石膏模具 11 (如图2所示)安装在注浆成型机的夹具上，调节排浆量为10Z/min，开始向模 腔12中注满氾203外层管桨料后静置5min ，形成厚度Z) ^6m附，然后倒置石膏禾莫 具ll,排出模腔12中的余浆；最后脱模得到^203外层管生坯；
步骤(B)，将^203外层管生坯在25°(:的干燥室内干燥3天后，再在12CTC的 烘箱内高温干燥36/ 后制得干燥八1203外层管生坯；
步骤(C),将干燥^203外层管生坯放入烧结炉中，烧制时间为36^，烧结温 度为150CTC ，制得气孔率为20%的A1203素烧管；
步骤(D)，将八1203素烧管放入超声清洗槽中，超声10min后取出；
步骤(E)，将超声清洗后的^203素烧管放入120。C的烘箱内高温干燥5/ 后制 得八1203外层管1。
第四步双层陶瓷管的制备
步骤(a),将第三步制得的^203外层管1的下端口用塞子封上，再将第二步配 得的丫203内层浆料由八1203外层管1的中心通孔13注入，注满中心通孔13后静置 3min，形成厚度J-1.2mm,然后倒置八1203外层管1，排出通孔13中的余浆，
去除塞子，得到第一生坯；
步骤(b)，将第一生坯在25。C的干燥室内干燥2天后，再在12(TC的烘箱内高 温干燥24/z后制得第二生坯；步骤(c)，将第二生坯放入烧结炉中，烧制时间为100/z,烧结温度为1750°C， 制得Y203与A1203复合陶瓷管。
将装有Ti-45A1-8Nb (原子百分比)合金的实施例3制得的陶瓷管安装在定向 凝固炉中，先抽炉内真空度至2.5X10J尸"后，再充入高纯氩气，此时炉内真空度 达0.5xl05/>";然后在炉内采用悬浮区熔法在高温1750°C，定向凝固抽拉速度 300mm/Z;条件下，制备具有择优取向的初生相为(3相的Ti-45A1-8Nb合金。待制 备完成后，取出；目测检査实施例3制得的陶瓷管无裂缝，￥203内层与^203外 层管结合处未分离，保持良好结合。经能谱分析陶瓷管的内壁未发现合金元素，对定 向凝固后Ti-45A1-8Nb合金进行电子探针分析，未发现Y元素。以上检测说明在 175CTC的使用温度下，实施例3制得的陶瓷管内壁表面的￥203材料未脱落而混入 合金液中，有效的提高了 Ti-45A1-8Nb合金的洁净度和合金质量。
权利要求
1、一种Y2O3与Al2O3复合陶瓷管，其特征在于该陶瓷管为双层结构，是在Al2O3外层管(1)的内壁上采用注浆成型制备有Y2O3内层(2)；Al2O3外层管(1)的厚度记为D，Y2O3内层(2)的厚度记为d，则有d＝0.005D～0.5D。
2、 根据权利要求1所述的￥203与Al203复合陶瓷管，其特征在于该陶瓷管的工作温度能够达到1750°C。
3、 根据权利要求1所述的￥203与Al203复合陶瓷管，其特征在于该陶瓷管能够用于金属合金的定向凝固成型。
4、 一种采用注浆成型工艺制作如权利要求1所述的￥203与八1203复合固陶瓷管的方法，其特征在于有下列步骤第一步^203外层管浆料的配制八1203外层管浆料由质量百分比纯度为99.5%的^203粉、分散剂、粘结剂和去离子水组成，其中，100m/的去离子水中加入167.14g 260.00g的八1203粉、1.55g 2.75g的分散剂和1.50g 2.46g的粘结剂；将八1203粉与分散1』、粘结剂和去离子水混合后，用刚玉球在球磨机上球磨24 36//，得到最大粒径小于等于5// 7的八1203外层管浆料；所述分散剂为聚丙烯酸铵或者阿拉伯树胶；所述粘结剂为聚乙烯醇或者羧甲基纤维素；第二步￥203内层浆料的配制Y203内层浆料由￥203多级粉、分散剂、粘结剂和去离子水混合均匀得到，其中，100附/的去离子水中加入125.00g 409.09g的Y2O3多级粉、1.00g 5.15g的分散剂和0.80 g 3.24 g的粘结剂；所述分散剂为聚丙烯酸铵或者阿拉伯树胶；所述粘结剂为聚乙烯醇或者羧甲基纤维素；所述100g的￥203多级粉中包含有粒径为5//m的丫203粉料50g 80g、粒径为25//m的丫203粉料5g 30g和余量的粒径为45;/w的￥203粉料；第三步尼203外层管的制备步骤(A)，将第一步配得的^203外层管浆料加入到注浆成型机中，将石膏模具(11)安装在注浆成型机的夹具上，调节排浆量，开始向模腔(12)中注满A1203外层管浆料后静置5 15min，然后倒置石膏模具(11)，排出模腔(12)中的余浆；最后脱模得到八1203外层管生坯；所述注浆成型机的排浆量为10丄/min 2(U/inin ;步骤(B)，将八1203外层管生坯在25°<:的干燥室内干燥2 3天后，再在120°C的烘箱内高温干燥2 4 ~ 36 A后制得干燥A1203外层管生坯；步骤(C)，将干燥^203外层管生坯放入烧结炉中，烧制时间为20 36/;,烧结温度为1300。C 1500。C，制得气孔率为20% 40%的八1203素烧管；步骤(D)，将八1203素烧管放入超声清洗槽中，超声10 20min后取出；步骤(E)，将超声清洗后的Al203素烧管放入12CrC的烘箱内高温干燥3 5/ 后制得^203外层管；第四步双层陶瓷管的制备步骤(a),将第三步制得的^203外层管(1)的下端口用塞子封上，再将第二步配得的￥203内层浆料由八1203外层管(1)的中心通孔(13)注入，注 瞎中心通孔(13)后静置0.5 3min，然后倒置八1203外层管(1)，排出通孔(13)中的余浆，去除塞子，得到第一生坯；步骤(b)，将第一生坯在25'C的干燥室内干燥1~2天后，再在12(TC的烘箱内高温干燥10 24A后制得第二生坯；步骤(c)，将第二生坯放入烧结炉中，烧制时间为30 100A，烧结温度为1550°C 175CTC ，制得丫203与八1203复合陶瓷管。
全文摘要
本发明公开了一种Y₂O₃与Al₂O₃复合陶瓷管及其制备该陶瓷管的方法，该陶瓷管由Al₂O₃外层管和Y₂O₃内层构成，Y₂O₃内层采用注浆成型方法制备在Al₂O₃外层管的内壁；Al₂O₃外层管的厚度记为D，Y₂O₃内层的厚度记为d，则有d＝0.005D～0.5D。本发明注浆成型制备Y₂O₃与Al₂O₃复合陶瓷管的过程为选石膏模→注Al₂O₃浆成型→素烧Al₂O₃陶瓷管→注Y₂O₃浆成型→烧成双层结构陶瓷管。该Y₂O₃与Al₂O₃复合陶瓷管的工作温度能够达到1750℃。可以作为定向凝固成型用陶瓷管，在进行定向凝固成型高活性金属及合金时，具有良好的耐热性、抗热震性、化学稳定性和抗熔体冲刷性。
文档编号C04B35/10GK101531534SQ20091007997
公开日2009年9月16日 申请日期2009年3月16日 优先权日2009年3月16日
发明者唐晓霞, 虎 张, 张花蕊, 明 高 申请人:北京航空航天大学