本发明属于精密铸造领域，涉及复杂结构陶瓷型芯成型用增塑剂材料及其制备工艺，尤其是一种石墨烯增强石蜡基增塑剂材料及其制备方法。
背景技术：
如今世界上战斗机的研发速度正变得越来越快，以美国为首的西方发达国家的新一代战机已经陆续亮相，其中诸如f119、f135和f136这类先进的航空发动机颇为引人关注。世界航空科技正以一种飞快的速度迈向新的高度，所以我国也通过加快航空发动机研发速度来适应当今的战机性能要求。目前，航空发动机的推重比从原来的2～3，发展到现在的15～20，提升了很多，而且推重比还正在以每年大约16％的速度在递增。一般说来，可以通过提高涡轮的前端口温度，提升航空发动机的推重比，这对涡轮空心叶片的承温能力提出了更高要求。目前提高空心叶片承温能力的途径主要有新型合金材料研发、涂层技术、冷却结构设计三种方式，最行之有效的即为冷却结构设计。空气冷却效果的高低与叶片的气冷结构有密切关系，为了追求更高的气体冷却效果，叶片的气冷结构也越来越复杂。叶片气冷结构采用陶瓷型芯形成，陶瓷型芯结构日趋复杂、不断向超薄化、多层化发展。空心叶片用陶瓷型芯由于结构的复杂性使得其在陶瓷粉料成型时非常容易断裂或在烧结过程中形成各种缺陷而使得陶瓷型芯的合格率大为降低，生产成本也大大提高。因此，如何解决复杂结构陶瓷型芯成型问题是生产中急需解决的问题。
增塑剂材料作为陶瓷型芯浆料的重要组成部分，直接关系陶瓷型芯材料的成型性能，是陶瓷型芯能否成型的关键。目前常用的增塑剂为石蜡基增塑剂，在应用过程中存在素胚尺寸收缩较大、素胚室温强度低、易变形、压制复杂结构陶瓷型芯成型率低等缺陷。因此，需开发新型的增塑剂材料以满足复杂结构陶瓷型芯成型使用需要。
石墨烯是由二维蜂窝状晶格紧密堆积组成的扁平单层碳原子组成，被认为是其他各维碳材料的基本组成单位。石墨烯可以包覆成零维的富勒烯，卷曲成一维的纳米管或者堆垛成三维的石墨。独特的结构使石墨烯具有异常优异的电学性能、光学性能、力学性能、磁学性能和热学性能。石墨烯强度达130gpa，杨氏模量约为1100gpa，其断裂强度约为125gpa，导热系数高达5300w/(m·k)，比表面积的理论计算值为2630m2/g。
技术实现要素：
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供了一种石墨烯增强石蜡基增塑剂材料及其制备方法，该增塑剂材料具有素胚尺寸收缩小、素胚室温强度高、不易变形、压制复杂结构陶瓷型芯成型率高等优点，且制备工艺简单易行，可操作性强。
一种石墨烯增强石蜡基增塑剂材料，增塑剂材料的化学组成按照质量百分比依次包括：石蜡93％～97％，蜂蜡1.5％～2％，聚乙烯1％～3％，改性石墨烯0.5％～2％。
改性石墨烯为纳米级、亚微米级尺寸。
石蜡为48号、58号、68号全精炼石蜡。
一种石墨烯增强石蜡基增塑剂材料的制备方法，包括以下步骤：
1)混料：按照质量百分比，将石蜡、蜂蜡、聚乙烯材料放入球磨机中球磨均匀。
2)加热熔融：将球磨后的混合物放入具有加热功能的搅拌机中，以110℃～140℃进行加热，直至混合物完全融化，制得石蜡基增塑剂基材。
3)石墨烯增强：在融化的石蜡基增塑剂基材中添加改性石墨烯，以300r/min～1000r/min的搅拌速度进行高速搅拌，使原料充分混合形成浆料。
4)冷凝：将浆料浇注成块状，自然冷却，制得石墨烯增强石蜡基增塑剂材料。
本发明有益效果为：
本发明的石墨烯增强石蜡基增塑剂材料，将具有优异力学性能及热性能的石墨烯材料引入石蜡基增塑剂材料体系，提高了石蜡基增塑剂材料的适温性能及尺寸稳定性，压制陶瓷型芯成型率高，石墨烯在石蜡基增塑剂中均匀混合，以获得流动性好，成型率高的石墨烯增强石蜡基增塑剂材料。与常规石蜡基增塑剂材料相比，采用石墨烯增强石蜡基增塑剂材料制备的陶瓷型芯素胚收缩降低30％、素胚室温强度提高50％、素胚尺寸抗变形能力提高20％，成型率提高60％，陶瓷型芯素胚收缩可控制在0.1～0.3％，素胚室温强度可达10mpa以上，变形率低于10％，成型率高达90％以上。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。
一种石墨烯增强石蜡基增塑剂材料，：增塑剂材料的化学组成按照质量百分比依次包括：石蜡93％～97％，蜂蜡1.5％～2％，聚乙烯1％～3％，改性石墨烯0.5％～2％。
改性石墨烯为纳米级、亚微米级尺寸。
石蜡为48号、58号、68号全精炼石蜡。
一种石墨烯增强石蜡基增塑剂材料的制备方法，包括以下步骤：
1)混料：按照质量百分比，将石蜡、蜂蜡、聚乙烯材料放入球磨机中球磨均匀。
2)加热熔融：将球磨后的混合物放入具有加热功能的搅拌机中，以110℃～140℃进行加热，直至混合物完全融化，制得石蜡基增塑剂基材。
3)石墨烯增强：在融化的石蜡基增塑剂基材中添加改性石墨烯，以300r/min～1000r/min的搅拌速度进行高速搅拌，使原料充分混合形成浆料。
4)冷凝：将浆料浇注成块状，自然冷却，制得石墨烯增强石蜡基增塑剂材料。
另外，本发明优选的，改性石墨烯采用现有技术的成熟产品。
为了更清楚地描述本发明的石墨烯增强石蜡基增塑剂材料及其制备方法，下面提供几种实施例：
实施例1
一种石墨烯增强石蜡基增塑剂材料,质量百分比化学组成为：石蜡94％，蜂蜡1.7％，聚乙烯3％，改性石墨烯1.3％。
石墨烯增强石蜡基增塑剂材料的制备方法，包括：
1)混料：按照上述质量百分比，将石蜡、蜂蜡、聚乙烯材料放入球磨机中球磨均匀。
2)加热熔融：将球磨后的混合物放入具有加热功能的搅拌机中，以110℃进行加热，直至混合物完全融化，制得石蜡基增塑剂基材。
3)石墨烯增强：在融化的石蜡基增塑剂基材中添加改性石墨烯，以400r/min的搅拌速度进行高速搅拌，使原料充分混合形成浆料。
4)冷凝：将浆料浇注成块状，自然冷却，制得石墨烯增强石蜡基增塑剂。
采用该增塑剂材料制备的陶瓷型芯素胚收缩为0.18％，素胚室温强度11.3mpa，变形率8％，成型率95％。
实施例2
一种石墨烯增强石蜡基增塑剂材料,质量百分比化学组成为：石蜡95％，蜂蜡1.5％，聚乙烯2％，改性石墨烯1.5％。
石墨烯增强石蜡基增塑剂材料的制备方法，包括：
1)混料：按照上述质量百分比，将石蜡、蜂蜡、聚乙烯材料放入球磨机中球磨均匀。
2)加热熔融：将球磨后的混合物放入具有加热功能的搅拌机中，以115℃进行加热，直至混合物完全融化，制得石蜡基增塑剂基材。
3)石墨烯增强：在融化的石蜡基增塑剂基材中添加改性石墨烯，以450r/min的搅拌速度进行高速搅拌，使原料充分混合形成浆料。
4)冷凝：将浆料浇注成块状，自然冷却，制得石墨烯增强石蜡基增塑剂。
采用该增塑剂材料制备的陶瓷型芯素胚收缩为0.15％,素胚室温强度12.8mpa，变形率4.5％，成型率97.2％。
实施例3
一种石墨烯增强石蜡基增塑剂材料,质量百分比化学组成为：石蜡95％，蜂蜡1.9％，聚乙烯1.4％，改性石墨烯1.7％。
石墨烯增强石蜡基增塑剂材料的制备方法，包括：
1)混料：按照上述质量百分比，将石蜡、蜂蜡、聚乙烯材料放入球磨机中球磨均匀。
2)加热熔融：将球磨后的混合物放入具有加热功能的搅拌机中，以118℃进行加热，直至混合物完全融化，制得石蜡基增塑剂基材。
3)石墨烯增强：在融化的石蜡基增塑剂基材中添加改性石墨烯，以500r/min的搅拌速度进行高速搅拌，使原料充分混合形成浆料。
4)冷凝：将浆料浇注成块状，自然冷却，制得石墨烯增强石蜡基增塑剂。
采用该增塑剂材料制备的陶瓷型芯素胚收缩降低为0.15％,素胚室温强度13.6mpa，变形率5％，成型率97％。
实施例4
一种石墨烯增强石蜡基增塑剂材料,质量百分比化学组成为：石蜡95％，蜂蜡1.7％，聚乙烯1.3％，改性石墨烯2％。
石墨烯增强石蜡基增塑剂材料的制备方法，包括：
1)混料：按照上述质量百分比，将石蜡、蜂蜡、聚乙烯材料放入球磨机中球磨均匀。
2)加热熔融：将球磨后的混合物放入具有加热功能的搅拌机中，以130℃进行加热，直至混合物完全融化，制得石蜡基增塑剂基材。
3)石墨烯增强：在融化的石蜡基增塑剂基材中添加改性石墨烯，以600r/min的搅拌速度进行高速搅拌，使原料充分混合形成浆料。
4)冷凝：将浆料浇注成块状，自然冷却，制得石墨烯增强石蜡基增塑剂。
采用该增塑剂材料制备的陶瓷型芯素胚收缩降低为0.12％,素胚室温强度16.4mpa，变形率3％，成型率98％。
实施例5
一种石墨烯增强石蜡基增塑剂材料,质量百分比化学组成为：石蜡96％，蜂蜡1.5％，聚乙烯1.7％，改性石墨烯0.8％。
石墨烯增强石蜡基增塑剂材料的制备方法，包括：
1)混料：按照上述质量百分比，将石蜡、蜂蜡、聚乙烯材料放入球磨机中球磨均匀。
2)加热熔融：将球磨后的混合物放入具有加热功能的搅拌机中，以140℃进行加热，直至混合物完全融化，制得石蜡基增塑剂基材。
3)石墨烯增强：在融化的石蜡基增塑剂基材中添加改性石墨烯，以1000r/min的搅拌速度进行高速搅拌，使原料充分混合形成浆料。
4)冷凝：将浆料浇注成块状，自然冷却，制得石墨烯增强石蜡基增塑剂。
采用该增塑剂材料制备的陶瓷型芯素胚收缩降低为0.25％,素胚室温强度10.8mpa，变形率7％，成型率97％。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。