本发明属于铸造高温合金技术领域，特别提供一种高温合金管状试样的制备方法。
背景技术：
随着科学技术的迅速发展和需求的不断提高，人们对航空发动机涡轮叶片的要求也越来越苛刻。镍基高温合金由于其具有高的室温和高温强度、良好的塑性和断裂韧性、优异的蠕变与疲劳抗力、良好的高温组织稳定性和使用可靠性、良好的抗氧化和抗腐蚀性能等而被广泛应用于航空和航天等领域。尽管如此，单一材料还不能完全满足发动机的需求，还必须采用冷却技术。随着涡轮入口温度的提高，对叶片的冷却效果要求日益提高，气冷叶片的内腔结构越来越复杂，叶片壁厚差距变大，厚的可能达到3-10毫米，薄的地方只有0.3-0.8毫米。厚度及形状的差别势必会带来性能的不同，也就是说存在一定的尺寸效应。目前基本上采用简单的板式试样测量材料的各种性能，但这与叶片实际结构差距太大，还不能准确反映出叶片不同部位的实际性能。管型试样的性能更接近叶片的实际情况，并且还可准确量化，但管型试样尺寸偏差较大，特别是壁厚很难均匀，制备的试样还不能准确反映出尺寸效应所带来的实际性能的不同。本发明将提供一种制备高尺寸精度且壁厚均匀的管型试样的制备工艺方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种制备高温合金高尺寸精度管型试样的制备工艺方法，该方法利用高温下具有高稳定性及抗蠕变能力的陶瓷管与陶瓷型芯底座形成稳定连接，进而形成管状试样内腔，达到制备高尺寸精度且壁厚均匀的管型试样的目的，具体方案如下：
一种用于测量高温合金性能的管状试样的制备方法，其特征在于：采用精密铸造工艺制备管状试样，通过专用陶瓷型芯形成管状试样的内腔；所述专用陶瓷型芯由陶瓷型芯底座1和陶瓷管2组成(见图1、2)，其中：
陶瓷型芯底座1为十字型的柱状陶瓷型芯(由两个相互垂直的实心陶瓷柱结构整体压制而成)，陶瓷管2为空心陶瓷管，其外径Φ2比内径Φ1大1-3毫米，使用时，将陶瓷管2套在陶瓷型芯底座1的某一陶瓷柱上，陶瓷管2与陶瓷型芯底座1陶瓷柱的接缝处用陶瓷料浆粘结密封起来。
作为优选的实施方案：
所述陶瓷型芯底座1由氧化铝材料制成，氧化铝纯度＞99％；陶瓷管2为高纯石英玻璃管，石英纯度＞99.9％。
所述组成陶瓷型芯底座1的两个陶瓷柱的长度为20-40毫米，其截面直径分别为Φ3、Φ4，其中Φ3、Φ4的取值范围是3-20毫米，陶瓷管2的内径Φ1比所套陶瓷柱的截面直径Φ3或Φ4大0.1-0.5毫米；陶瓷管2的长度L为80-250毫米。
本发明所述用于测量高温合金性能的管状试样的制备方法，具体步骤如下：
1)、制备陶瓷型芯底座1和陶瓷管2；
2)、将陶瓷型芯底座1与陶瓷管2组合起来，陶瓷管2与陶瓷型芯底座1的接缝处用陶瓷料浆粘结密封起来；
3)、将组合好的陶瓷型芯放置在模具中进行压制蜡模，然后将蜡模与浇注系统组合起来；
4)、将组合后的蜡模进行涂料制备模壳；
5)、模壳脱蜡后进行焙烧、铸造，然后清壳；
6)、将清壳后的试样进行脱芯；
7)、清洗铸件，最后制得管状试样。
其中，所述陶瓷料浆由刚玉粉与硅溶胶组成，二者的质量比为3.3-3.5:1，陶瓷管2与陶瓷型芯底座1的接缝处粘结后在空气中干燥10-20小时。
本发明中，管形蜡模成型压力为0.3-0.6MPa，注射时间20-50秒，保压时间20-60秒。
本发明中，制壳工序采用高温合金精密铸造工序进行。
本发明中，试样铸造采用等轴晶、定向柱晶或单晶凝固工艺铸造。
本发明中，试样清壳后进行脱芯处理，脱芯介质为氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液，浓度为35-45％，温度为160-190℃，压力为0.3-0.8MPa，时间8-20小时，然后进行清洗，最后干燥得到管状试样。
附图说明
图1陶瓷型芯底座结构示意图。
图2陶瓷型芯组合结构示意图(其中，1、陶瓷型芯底座2、陶瓷管)。
图3制备好的蜡模。
图4制备的管状试样。
具体实施方式
如图1、2所示，本申请实施例所述陶瓷型芯均由陶瓷型芯底座1和陶瓷管2组成，其中陶瓷型芯底座1为十字型的柱状陶瓷型芯(由两个相互垂直的实心陶瓷柱结构整体压制而成)，所用材料为氧化铝，氧化铝纯度＞99％；陶瓷管2为高纯石英玻璃管，石英纯度＞99.9％。
实施例1
1)、制备陶瓷型芯，其中陶瓷型芯底座1两个相互垂直的陶瓷柱的截面直径Φ3和Φ4均为5毫米，其长度均为40毫米(即图1中长度a、b均为20毫米)；陶瓷管2的内径Φ1尺寸为5.2毫米，外径Φ2的尺寸为7毫米，长度L为200毫米；
2)、将陶瓷型芯底座1与陶瓷管2组合起来，陶瓷管2与陶瓷型芯底座1接缝处用陶瓷料浆粘结，陶瓷料浆为刚玉粉与硅溶胶组成，二者的质量比为3.3:1，粘结后空气中干燥10小时；
3)、将组合好的陶瓷型芯放置在模具中进行压制蜡模，蜡模成型压力为0.3MPa，注射时间20秒，保压时间20秒，制备的蜡模见图3；将蜡模与浇注系统组合起来；
4)、将组合后的蜡模进行涂料制备模壳；
5)、将模壳脱蜡后进行焙烧，然后进行铸造；铸造采用单晶凝固工艺铸造；铸造后对试样进行清壳；
6)、进行脱芯处理，脱芯介质为氢氧化钾的水溶液，浓度为35％，温度190℃，压力为0.5MPa，时间20小时；
7)、最后进行清洗，干燥得到管状试样，见图4。
制备所得管状试样壁厚均匀，尺寸精度高，能够准确的反映出尺寸效应所带来的实际性能的不同。
实施例2
1)、制备陶瓷型芯，其中陶瓷型芯底座1两个相互垂直的陶瓷柱的截面直径Φ3和Φ4均为8毫米，其长度均为20毫米；陶瓷管2的内径Φ1尺寸为8.1毫米，外径Φ2的尺寸为10毫米，长度L为150毫米；
2)、将陶瓷型芯底座1与陶瓷管2组合起来，陶瓷管2与陶瓷型芯底座1接缝处用陶瓷料浆粘结，陶瓷料浆为刚玉粉与硅溶胶组成，二者的质量比为3.5:1，粘结后空气中干燥18小时；
3)、将组合好的陶瓷型芯放置在模具中进行压制蜡模，蜡模成型压力为0.6MPa，注射时间50秒，保压时间20秒，将蜡模与浇注系统组合起来；
4)、将组合后的蜡模进行涂料制备模壳；
5)、将模壳脱蜡后进行焙烧，然后进行铸造；铸造采用等轴晶工艺铸造；铸造后对试样进行清壳；
6)、进行脱芯处理，脱芯介质为氢氧化钠的水溶液，浓度为38％，温度160℃，压力为0.8MPa，时间15小时；
7)、最后进行清洗，干燥得到管状试样。
制备所得管状试样壁厚均匀，尺寸精度高，能够准确的反映出尺寸效应所带来的实际性能的不同。
实施例3
1)、制备陶瓷型芯，其中陶瓷型芯底座1两个相互垂直的陶瓷柱的截面直径Φ3和Φ4均为10毫米，其长度均为40毫米；陶瓷管2的内径Φ1尺寸为10.5毫米，外径Φ2的尺寸为13毫米，长度L为80毫米；
2)、将陶瓷型芯底座1与陶瓷管2组合起来，陶瓷管2与陶瓷型芯底座1接缝处用陶瓷料浆粘结，陶瓷料浆为刚玉粉与硅溶胶组成，二者的质量比为3.3:1，粘结后空气中干燥20小时；
3)、将组合好的陶瓷型芯放置在模具中进行压制蜡模，蜡模成型压力为0.4MPa，注射时间20秒，保压时间50秒，将蜡模与浇注系统组合起来；
4)、将组合后的蜡模进行涂料制备模壳；
5)、将模壳脱蜡后进行焙烧，然后进行铸造；铸造采用定向工艺铸造；铸造后对试样进行清壳；
6)、进行脱芯处理，脱芯介质为氢氧化钠的水溶液，浓度为45％，温度160℃，压力为0.8MPa，时间8小时；
7)、最后进行清洗，干燥得到管状试样。
制备所得管状试样壁厚均匀，尺寸精度高，能够准确的反映出尺寸效应所带来的实际性能的不同。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。