本发明涉及一种陶瓷型芯及其制备方法，具体涉及一种莫来石纤维增强的陶瓷型芯及其制备方法。
背景技术：
陶瓷型芯是制造熔模铸造空心铸件的转接件，其作用是形成空心铸件的内腔形状，并与型壳共同保证铸件壁厚的尺寸精度。随着熔模铸造朝着“精密、薄壁、无余量”的方向发展，陶瓷型芯的性能及工程可靠性面临着挑战。而现有技术制备的陶瓷型芯在注蜡及金属浇铸过程中经常会发生型芯断裂的现象，尤其是在单晶铸造及等轴晶铸造等高技术精密过程中，如何保证尺寸较薄的陶瓷型芯的强度问题，仍值得进一步研究。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种莫来石纤维增强的陶瓷型芯及其制备方法。本发明的技术方案为：
一种莫来石纤维增强的陶瓷型芯，按照重量百分比的化学组成为：sio2粉末48~57%，zro2粉末23~33%，莫来石纤维6~10%，粘结剂8~17%。
进一步地，所述sio2粉末中，粒度为220目的sio2粉末占60~67.3%，粒度为300目的sio2粉末占32.7~40%。
进一步地，所述zro2粉末的粒度为300目。
进一步地，所述莫来石纤维直径为2~10µm，长度为0.075~0.3mm。
进一步地，所述粘结剂为石蜡、蜂蜡、聚乙烯、聚乙烯醇及eva中的一种或多种混合。
所述陶瓷型芯的制备方法，包括：
（1）按照上述质量百分配比，将sio2粉末、zro2粉末、莫来石纤维和粘接剂混匀，加热搅拌，形成料浆；
（2）将陶瓷型芯模具预热，将料浆倒入陶瓷型芯模具中进行压注，根据模具形成不同形状的陶瓷型芯胚体；
（3）将陶瓷型芯胚体放入窑具中并填满al2o3填料，将窑具高温焙烧；
（4）将焙烧完成的陶瓷型芯胚体放入强化液中浸泡并烘干，得到所述莫来石纤维增强的陶瓷型芯。
上述方法中，所述步骤（1）的加热温度为110~130℃，搅拌时间为2~5h。
上述方法中，所述步骤（2）的陶瓷型芯模具预热温度为30～50℃，压注条件为：合膜压力5~6mpa，注浆压力1~3mpa，注浆时间20~30s，保压时间15~30s。
上述方法中，所述步骤（3）的高温焙烧条件为：先于200~250℃焙烧2～5h，然后于400~450℃焙烧3～6h，再于850~900℃保温3～5h，最后于1190～1250℃焙烧7～8h。
本发明的特点及有益效果：本发明在陶瓷型芯中引入莫来石纤维用以增强陶瓷型芯，由于莫来石纤维在断裂过程中从基体中拨出，可以显著提高陶瓷型芯的强度和断裂韧性，改善陶瓷型芯的力学性能。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
一种莫来石纤维增强的陶瓷型芯，按照重量百分比的化学组成为：粒度为220目的sio2粉末35%，粒度为300目的sio2粉末18%，粒度为300目的zro2粉末26%，长度为180目的莫来石纤维7%，粘结剂14%。其中粘结剂为石蜡、蜂蜡、聚乙烯混合。
所述陶瓷型芯的制备方法，包括：
（1）按照上述质量百分配比，将sio2粉末、zro2粉末、莫来石纤维和粘接剂混匀，于110℃加热搅拌3h，形成料浆；
（2）将陶瓷型芯模具预热至35℃，将料浆倒入陶瓷型芯模具中进行压注，压注条件为：控制合膜压力6mpa，注浆压力3mpa，注浆时间20s，保压时间15s；根据模具形成不同形状的陶瓷型芯胚体；
（3）将陶瓷型芯胚体放入窑具中并填满al2o3填料，保持填料平实，将窑具放入高温炉中焙烧，先于250℃焙烧3h，然后于400℃焙烧4h，再于850℃保温4h，最后于1250℃焙烧8h；
（4）将焙烧完成的陶瓷型芯胚体从窑具中取出，清理表面浮沙，放入硅溶胶强化液中浸泡2.5h，60℃烘干，得到所述莫来石纤维增强的陶瓷型芯。
未经莫来石纤维强化的陶瓷型芯室温强度为10.5mpa，在1475℃的高温下强度为8.3mpa，气孔率为29.44%。本实施例的经莫来石纤维强化后的陶瓷型芯室温强度为18mpa，在1475℃的高温下强度为12mpa，气孔率极小。
实施例2
一种莫来石纤维增强的陶瓷型芯，按照重量百分比的化学组成为：粒度为220目的sio2粉末30%，粒度为300目的sio2粉末20%，粒度为300目的zro2粉末23%，长度为220目的莫来石纤维10%，粘结剂17%。其中粘结剂为石蜡、蜂蜡、聚乙烯醇混合。
所述陶瓷型芯的制备方法，包括：
（1）按照上述质量百分配比，将sio2粉末、zro2粉末、莫来石纤维和粘接剂混匀，于130℃加热搅拌2h，形成料浆；
（2）将陶瓷型芯模具预热至50℃，将料浆倒入陶瓷型芯模具中进行压注，压注条件为：控制合膜压力5mpa，注浆压力2mpa，注浆时间30s，保压时间20s；根据模具形成不同形状的陶瓷型芯胚体；
（3）将陶瓷型芯胚体放入窑具中并填满al2o3填料，保持填料平实，将窑具放入高温炉中焙烧，先于200℃焙烧5h，然后于450℃焙烧3h，再于900℃保温3h，最后于1190℃焙烧8h；
（4）将焙烧完成的陶瓷型芯胚体从窑具中取出，清理表面浮沙，放入硅溶胶强化液中浸泡2h，50℃烘干，得到所述莫来石纤维增强的陶瓷型芯。
未经莫来石纤维强化的陶瓷型芯室温强度为10.5mpa，在1475℃的高温下强度为8.3mpa，气孔率为29.44%。本实施例的经莫来石纤维强化后的陶瓷型芯室温强度为18mpa，在1475℃的高温下强度为12mpa，气孔率极小。
实施例3
一种莫来石纤维增强的陶瓷型芯，按照重量百分比的化学组成为：粒度为220目的sio2粉末37%，粒度为300目的sio2粉末18%，粒度为300目的zro2粉末31%，长度为400目的莫来石纤维6%，粘结剂8%。其中粘结剂为石蜡、蜂蜡、eva混合。
所述陶瓷型芯的制备方法，包括：
（1）按照上述质量百分配比，将sio2粉末、zro2粉末、莫来石纤维和粘接剂混匀，于110℃加热搅拌5h，形成料浆；
（2）将陶瓷型芯模具预热至30℃，将料浆倒入陶瓷型芯模具中进行压注，压注条件为：控制合膜压力5mpa，注浆压力1mpa，注浆时间30s，保压时间30s；根据模具形成不同形状的陶瓷型芯胚体；
（3）将陶瓷型芯胚体放入窑具中并填满al2o3填料，保持填料平实，将窑具放入高温炉中焙烧，先于250℃焙烧4h，然后于400℃焙烧5h，再于850℃保温5h，最后于1200℃焙烧7h；
（4）将焙烧完成的陶瓷型芯胚体从窑具中取出，清理表面浮沙，放入硅溶胶强化液中浸泡3h，65℃烘干，得到所述莫来石纤维增强的陶瓷型芯。
未经莫来石纤维强化的陶瓷型芯室温强度为10.5mpa，在1475℃的高温下强度为8.3mpa，气孔率为29.44%。本实施例的经莫来石纤维强化后的陶瓷型芯室温强度为18mpa，在1475℃的高温下强度为12mpa，气孔率极小。
实施例4
一种莫来石纤维增强的陶瓷型芯，按照重量百分比的化学组成为：粒度为220目的sio2粉末32%，粒度为300目的sio2粉末19%，粒度为300目的zro2粉末29%，长度为325目的莫来石纤维8%，粘结剂12%。其中粘结剂为石蜡、蜂蜡混合。
所述陶瓷型芯的制备方法，包括：
（1）按照上述质量百分配比，将sio2粉末、zro2粉末、莫来石纤维和粘接剂混匀，于115℃加热搅拌3.5h，形成料浆；
（2）将陶瓷型芯模具预热至42℃，将料浆倒入陶瓷型芯模具中进行压注，压注条件为：控制合膜压力6mpa，注浆压力3mpa，注浆时间20s，保压时间15s；根据模具形成不同形状的陶瓷型芯胚体；
（3）将陶瓷型芯胚体放入窑具中并填满al2o3填料，保持填料平实，将窑具放入高温炉中焙烧，先于250℃焙烧2.9h，然后于450℃焙烧3.7h，再于850℃保温4.2h，最后于1235℃焙烧7h；
（4）将焙烧完成的陶瓷型芯胚体从窑具中取出，清理表面浮沙，放入硅溶胶强化液中浸泡2.6h，68℃烘干，得到所述莫来石纤维增强的陶瓷型芯。
未经莫来石纤维强化的陶瓷型芯室温强度为10.5mpa，在1475℃的高温下强度为8.3mpa，气孔率为29.44%。本实施例的经莫来石纤维强化后的陶瓷型芯室温强度为18mpa，在1475℃的高温下强度为12mpa，气孔率极小。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明宗旨和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。