增材制造-热压注复合成型铝-硅基陶瓷型芯

摘要

陶瓷型芯是航空发动机单晶高温合金空心涡轮叶片的重要转接件。为解决陶瓷型芯精细结构抗冲击不足的问题，采用光固化增材制造研制复合成型铝-硅基陶瓷型芯，形成尺寸精度和三点抗弯强度分别可达±0.003 mm和314 MPa的致密α-Al₂O₃相陶瓷精细结构部件，具有良好的抗冲击性；利用热压注成型包裹铝基陶瓷部件的陶瓷型芯主体，其抗弯强度和显气孔率分别为12 MPa和29.5%，使陶瓷型芯主体保证良好的退让性和溶失性。同时，建立铝-硅材料异质界面分离间隙宽度与两种材料热膨胀率、收缩率和弹性模量的关系，采用增材制造铝基陶瓷部件表面微观纹理设计，在复合成型陶瓷型芯上形成镶嵌咬合式铝-硅界面微观结构，提高异质界面的物理结合能力，有效补偿热过程异质界面分离。利用复合成型铝-硅基陶瓷型芯实现单晶空心涡轮叶片的基础浇注验证，工艺孔尺寸符合性高，内腔无多余金属，在航空发动机高温合金叶片精密铸造领域具有广阔的应用前景。

关键词

精密铸造 / 陶瓷型芯 / 增材制造 / 热压注 / 异质界面