一种空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法

摘要

本发明公开了一种空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法，制备不同配方的氧化铝基陶瓷浆料，在真空环境下用不同的陶瓷浆料同时浇注成型空心涡轮叶片的型芯和型壳，然后经过真空冷冻干燥和烧结，得到具有不同成分和性能差异的陶瓷铸型型芯和型壳。考虑到浇注金属液时型芯和型壳以及不同型芯之间受力状态的差异，以及不同型芯脱芯难易程度的差异，具有不同成分和力学性能的型芯和型壳可以使陶瓷铸型更能满足金属液浇注要求。

权利要求

1.一种空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)基于光固化快速成型工艺设计并制造空心涡轮叶片一体化树脂模具，并在型壳和型芯的不同部位分别设置浇口；

2)基于凝胶注模工艺，针对所要浇注的型壳或型芯，制备固相含量不同的陶瓷浆料；

3)在所制备的陶瓷浆料中加入催化剂和引发剂并搅拌均匀，在真空环境下，向空心涡轮叶片一体化树脂模具的不同浇口同时浇注所对应的陶瓷浆料；待陶瓷浆料原位固化后，形成型芯、型壳成分不同的一体化陶瓷坯体；

4)将一体化陶瓷坯体放入冷冻柜中，待坯体中结晶水完全冻结后，将其从冷冻柜移至干燥室，通过真空冷冻干燥去除一体化陶瓷坯体中的水分；

5)待一体化陶瓷坯体中水分完全去除后，对一体化陶瓷坯体进行烧结，获得型芯、型壳材料差异化的空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型；

浇注型壳的陶瓷浆料为含有氧化铝、氧化镁、氧化钇和氧化钛的陶瓷浆料，其固相含量小于60％；

浇注型芯的陶瓷浆料为含有氧化铝、氧化镁、纳米氧化硅的陶瓷浆料，其固相含量大于

60％；

浇注型壳的陶瓷浆料的固体粉料包括以下组分的氧化物：

85～90份的氧化铝、1～5份的氧化镁、5～10份的氧化钇、0.2～1份的氧化钛；其中氧化铝至少包括粒径为30～40μm和2～5μm的两种颗粒；氧化镁、氧化钛的粒径大小均为30～40μm；氧化钇的粒径大小为2～5μm；

浇注型芯的陶瓷浆料的固体粉料包括以下组分的氧化物：

80～90份的氧化铝、2～5份的氧化镁，0.2～0.5份的氧化硅；其中氧化铝至少包括粒径为30～40μm和2～5μm的两种颗粒；氧化镁的粒径大小均为30～40μm，氧化硅粒径大小为20～30nm；

在真空环境下浇注陶瓷浆料时，真空度设定为陶瓷浆料不沸腾的临界值。

2.如权利要求1所述的空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法，其特征在于，根据型壳、型芯的铸造性能要求选择不同的陶瓷浆料为：在保证烧结强度和精度情况下从提高透气性和退让性要求来选择浇注型壳的陶瓷浆料；

在保证烧结强度和精度情况下从提高强度和易脱除性来选择浇注型芯的陶瓷浆料。

3.如权利要求1所述的空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法，其特征在于，所述的浇注型壳的陶瓷浆料能够保证烧结强度和精度，还能够提高孔隙率满足型壳对透气性和退让性要求；

所述的浇注型芯的陶瓷浆料在烧结过程中会形成强化相莫来石，能够有效提高烧结强度；在保证浆料流动性的前提下越提高其固相含量，越能够提高陶瓷烧结的致密度从而提高烧结强度。

4.如权利要求1所述的空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法，其特征在于，所述的陶瓷浆料的制备为：

1)按凝胶注模工艺要求，将一定质量比例的丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和聚丙烯酸钠，混合后加入去离子水，搅拌溶解，配制成有机物质量浓度为10～20％的预混液；

2)按浇注型壳的陶瓷浆料、浇注型芯的陶瓷浆料的要求配制固体粉料；

3)将固体粉料分别加入到预混液中，充分搅拌、分散，并调节pH为9～11，分别得到浇注型壳的陶瓷浆料、浇注型芯的陶瓷浆料。

5.如权利要求1所述的空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法，其特征在于，空心涡轮叶片一体化树脂模具上设有多个浇口，通过一个浇口浇注一种陶瓷浆料以成型某一铸型部位。

6.如权利要求1所述的空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法，其特征在于，陶瓷浆料通过真空铸型机向空心涡轮叶片一体化树脂模具进行浇注，并且通过真空铸型机提供外加振动以促进浇注过程中陶瓷浆料中气泡的排出。

7.如权利要求1所述的空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法，其特征在于，所述一体化陶瓷坯进行烧结时的温度为1250～1350 ℃。

说明书

一种空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法

技术领域

[0001] 本发明属于快速铸造技术领域，涉及一种空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法。

背景技术

[0002] 涡轮叶片是航空发动机和燃气轮机的关键部位。燃气温度的提高可有效提高燃气轮机的输出功率并节省燃料。由于制备涡轮叶片的耐热合金所能承受的温度已经达到了极限，具有复杂气冷结构的空心涡轮叶片应运而生。传统的空心叶片的制造方法为熔模铸造，其工艺流程包括型芯模具制备、制芯、蜡模模具准备、型芯与蜡模模具组装、制备蜡模、涂挂陶瓷浆料、制壳、化蜡、焙烧、浇注金属、脱芯等多个工艺步骤，其中陶瓷型芯、型壳制备是基础。目前，具有高效冷却结构的叶片已由单层壁变为双层壁，气膜孔孔径也在不断缩小，内部冷却结构更加复杂，对传统涡轮叶片制造技术提出了挑战。具体来说，熔模铸造工艺的不足体现在型芯和蜡模模具组合过程中存在安装误差、铸造过程中易产生偏芯穿孔缺陷、工艺过程复杂冗长等方面。

[0003] 基于快速成型的一体化陶瓷铸型制备技术为解决空心涡轮叶片的制造难题提供了新的途径。此方法首先采用光固化快速成型技术制造出叶片的树脂原型；其次，配置陶瓷浆料，利用凝胶注模成型工艺将陶瓷浆料浇注到树脂原型中；待陶瓷浆料原位固化后，利用真空冷冻干燥技术干燥陶瓷坯体；然后，烧失光固化树脂原型并完成陶瓷坯体的烧结过程；最后，浇注金属液，冷却后，对铸件进行脱芯处理，获得所需的空心涡轮叶片。

[0004] 此方法为制备空心涡轮叶片提供了新的途径，但同时对陶瓷铸型的综合性能提出了更高的要求。随着单晶和定向晶叶片制造的广泛开展，对陶瓷铸型的机械性能要求也越来越高。在浇注金属液的过程中，型芯和型壳以及不同的型芯之间的受力情况不同；后续的脱芯过程中，不同部位型芯的脱除难易程度也有所差异。

发明内容

[0005] 本发明解决的问题在于提供一种空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法，通过用不同陶瓷浆料浇注不同的型芯以及型壳，以提高型壳的透气性和退让性以及型芯的强度和抗变形能力。

[0006] 本发明是通过以下技术方案来实现：

[0007] 一种空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法，包括如下步骤：

[0008] 1）基于光固化快速成型工艺设计并制造空心涡轮叶片一体化树脂模具，并在型壳和型芯的不同部位分别设置浇口；

[0009] 2）基于凝胶注模工艺，针对所要浇注的型壳或型芯，制备固相含量不同的陶瓷浆料；

[0010] 3）在所制备的陶瓷浆料中加入催化剂和引发剂并搅拌均匀，在真空环境下，向空心涡轮叶片一体化树脂模具的不同浇口同时浇注所对应的陶瓷浆料；待陶瓷浆料原位固化后，形成型芯、型壳成分不同的一体化陶瓷坯体；

[0011] 4）将一体化陶瓷坯体放入冷冻柜中，待坯体中结晶水完全冻结后，将其从冷冻柜移至干燥室，通过真空冷冻干燥去除一体化陶瓷坯体中的水分；

[0012] 5）待一体化陶瓷坯体中水分完全去除后，对一体化陶瓷坯体进行烧结，获得型芯、型壳材料差异化的空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型。

[0013] 根据型壳、型芯的铸造性能要求选择不同的陶瓷浆料为：

[0014] 在保证烧结强度和精度情况下从提高透气性和退让性要求来选择浇注型壳的陶瓷浆料；

[0015] 在保证烧结强度和精度情况下从提高强度和易脱除性来选择浇注型芯的陶瓷浆料。

[0016] 所述的浇注型壳的陶瓷浆料为含有氧化铝、氧化镁、氧化钇和氧化钛的陶瓷浆料，其固相含量小于60%；

[0017] 浇注型芯的陶瓷浆料为含有氧化铝、氧化镁、纳米氧化硅的陶瓷浆料，其固相含量大于60%。

[0018] 所述的浇注型壳的陶瓷浆料能够保证烧结强度和精度，还能够提高孔隙率满足型壳对透气性和退让性要求；

[0019] 所述的浇注型芯的陶瓷浆料在烧结过程中会形成强化相莫来石，能够有效提高烧结强度；在保证浆料流动性的前提下越提高其固相含量，越能够提高陶瓷烧结的致密度从而提高烧结强度。

[0020] 所述的陶瓷浆料的制备为：

[0021] 1）按凝胶注模工艺要求，将一定质量比例的丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和聚丙烯酸钠，混合后加入去离子水，搅拌溶解，配制成有机物质量浓度为10～20%的预混液；

[0022] 2）按浇注型壳的陶瓷浆料、浇注型芯的陶瓷浆料的要求配制固体粉料；

[0023] 3）将固体粉料分别加入到预混液中，充分搅拌、分散，并调节pH为9～11，分别得到浇注型壳的陶瓷浆料、浇注型芯的陶瓷浆料。

[0024] 所述浇注型壳的陶瓷浆料的固体粉料包括以下组分的氧化物：

[0025] 85～90份的氧化铝、1～5份的氧化镁、5～10份的氧化钇、0.2～1份的氧化钛；其中氧化铝至少包括粒径为30～40μm和2～5μm的两种颗粒；氧化镁、氧化钛的粒径大小均为30～40μm；氧化钇的粒径大小为2～5μm；

[0026] 浇注型芯的陶瓷浆料的固体粉料包括以下组分的氧化物：

[0027] 80～90份的氧化铝、2～5份的氧化镁，0.2～0.5份的氧化硅；其中氧化铝至少包括粒径为30～40μm和2～5μm的两种颗粒；氧化镁的粒径大小均为30～40μm，氧化硅粒径大小为20～30nm。

[0028] 所述的空心涡轮叶片一体化树脂模具上设有多个浇口，通过一个浇口浇注一种陶瓷浆料以成型某一铸型部位。

[0029] 所述的在真空环境下浇注陶瓷浆料时，真空度设定为陶瓷浆料不沸腾的临界值。

[0030] 所述的陶瓷浆料通过真空铸型机向空心涡轮叶片一体化树脂模具进行浇注，并且通过真空铸型机提供外加振动以促进浇注过程中陶瓷浆料中气泡的排出。

[0031] 所述一体化陶瓷坯进行烧结时的温度为1250～1350℃。

[0032] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

[0033] 本发明提供的空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法，在满足耐火度、强度、抗变形能力等方面的前提下，通过向树脂模具不同浇口浇注不同陶瓷浆料，实现了型芯和型壳以及不同型芯之间材料差异化的一体化陶瓷铸型的定制。而型芯和型壳坯体陶瓷材料成分的差异必然会引起烧成陶瓷铸型机械性能的不同，制备出的具有机械性能差异的型芯和型壳，从而满足铸型的型芯和型壳的不同的要求。考虑到浇注金属液时型芯和型壳以及不同型芯之间受力状态的差异，以及不同型芯脱芯难易程度的差异，具有不同成分和力学性能的型芯和型壳可以使陶瓷铸型更能满足金属液浇注要求。

[0034] 进一步，本发明通过用不同陶瓷浆料浇注制备铸型的型芯和型壳，能够使型壳具有一定的透气性和退让性（型芯退让性相对型壳小，以保证叶片浇注成形后内部冷却通道的精度），而使型芯具有更高的强度、抗变形能力而且更易脱除，空心涡轮叶片型芯型壳一体化陶瓷铸型的综合性能将会有所提高，从而满足单晶和定向晶叶片铸造工艺要求。

附图说明

[0035] 图1为光固化叶片原型的示意图；

[0036] 图2为带有浇口的树脂模具CAD模型的示意图；

[0037] 图3为型壳材料显微结构。

具体实施方式

[0038] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

[0039] 本发明提供的空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法，包括如下步骤：

[0040] 1）基于光固化快速成型工艺设计并制造空心涡轮叶片一体化树脂模具，并在型壳和型芯的不同部位分别设置浇口；

[0041] 2）基于凝胶注模工艺，针对所要浇注的型壳或型芯，制备固相含量不同的陶瓷浆料；

[0042] 3）在所制备的陶瓷浆料中加入催化剂和引发剂并搅拌均匀，在真空环境下，向空心涡轮叶片一体化树脂模具的不同浇口同时浇注所对应的陶瓷浆料；待陶瓷浆料原位固化后，形成型芯、型壳成分不同的一体化陶瓷坯体；

[0043] 4）将一体化陶瓷坯体放入冷冻柜中，待坯体中结晶水完全冻结后，将其从冷冻柜移至干燥室，通过真空冷冻干燥去除一体化陶瓷坯体中的水分；

[0044] 5）待一体化陶瓷坯体中水分完全去除后，对一体化陶瓷坯体进行烧结，获得型芯、型壳材料差异化的空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型。

[0045] 进一步，根据型壳、型芯的铸造性能要求选择不同的陶瓷浆料为：

[0046] 在保证烧结强度和精度情况下从提高透气性和退让性要求来选择浇注型壳的陶瓷浆料；

[0047] 在保证烧结强度和精度情况下从提高强度和易脱除性来选择浇注型芯的陶瓷浆料。

[0048] 具体的，浇注型壳的陶瓷浆料为含有氧化铝、氧化镁、氧化钇和氧化钛的陶瓷浆料，其固相含量小于60%；所述的浇注型壳的陶瓷浆料能够保证烧结强度和精度，还能够提高孔隙率满足型壳对透气性和退让性要求；

[0049] 浇注型芯的陶瓷浆料为含有氧化铝、氧化镁、纳米氧化硅的陶瓷浆料，其固相含量大于60%。所述的浇注型芯的陶瓷浆料在烧结过程中会形成强化相莫来石，能够有效提高烧结强度；在保证浆料流动性的前提下越提高其固相含量，越能够提高陶瓷烧结的致密度从而提高烧结强度。

[0050] 而浇注型壳的陶瓷浆料的固体粉料包括以下组分的氧化物：

[0051] 85～90份的氧化铝、1～5份的氧化镁、5～10份的氧化钇、0.2～1份的氧化钛；其中氧化铝至少包括粒径为30～40μm和2～5μm的两种颗粒；氧化镁、氧化钛的粒径大小均为30～40μm；氧化钇的粒径大小为2～5μm；

[0052] 浇注型芯的陶瓷浆料的固体粉料包括以下组分的氧化物：

[0053] 80～90份的氧化铝、2～5份的氧化镁，0.2～0.5份的氧化硅；其中氧化铝至少包括粒径为30～40μm和2～5μm的两种颗粒；氧化镁的粒径大小均为30～40μm，氧化硅粒径大小为20～30nm。

[0054] 根据上升型芯型壳的铸造性能要求，下面实施例以不同成分或不同固相含量的四种陶瓷浆料分别浇注型芯和型壳，旨在说明空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型型芯型壳定制方法。具体应用中可采用二、三或更多种陶瓷浆料浇注一体化陶瓷铸型的型芯和型壳。

[0055] 含有助烧结剂氧化镁、氧化钇和氧化钛的氧化铝基陶瓷，控制其固相含量小于60%，一方面可以保证烧结强度和精度，另一方面可以实现高孔隙率以满足透气性和退让性要求，是较为理想的型壳材料。

[0056] 含有纳米氧化硅的氧化铝陶瓷粉末在烧结过程中会形成强化相莫来石，可有效提高烧结强度；在保证浆料流动性的前提下尽可能提高固相含量（控制在60%以上），可以提高陶瓷烧结的致密度从而提高烧结强度，该成分和固相含量的陶瓷是较为理想的型芯材料。

[0057] 实施例1

[0058] 空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法，包括如下步骤：

[0059] 1）通过光固化快速成型设备制作空心涡轮叶片树脂模具，成型用树脂为8981树脂。该树脂模具设计有4个浇口，其中1个用以浇注型壳，3个用以浇注型芯，光固化叶片原型（简化）及树脂模具的CAD模型如图1、图2所示。

[0060] 2）基于凝胶注模工艺，制作陶瓷浆料：

[0061] 首先将有机单体AM（丙烯酰胺）和交联剂MBAM（N,N′-亚甲基双丙烯酰胺）按照质量比24:1溶解到去离子水中，再添加适量的分散剂（分散剂加入量为粉料质量的2%），搅拌溶解，配制成有机物浓度为15%的预混液。

[0062] 2）按一定比例称取粉料1和粉料2，并将粉料在容器中搅拌混合均匀；

[0063] 以质量份数计，其中，粉料1包括59.5份的粒径40μm氧化铝、30份的粒径2μm氧化铝、2份的粒径40μm氧化镁、8份粒径3μm氧化钇、0.5份的粒径40μm氧化钛；

[0064] 粉料2包括64份的粒径40μm氧化铝、31.5份的粒径2μm氧化铝、4份的粒径40μm氧化镁、0.5份的粒径20nm氧化硅；

[0065] 3）将预混液倒入球磨罐中，将粉料1和粉料2分别分批的加入预混液中，搅拌均匀，加入适量氨水调节PH至9～11，分别制成浇注型壳的陶瓷浆料、浇注型芯的陶瓷浆料。其中用粉料1制备出固相含量为58%的浇注型壳陶瓷浆料，用粉料2制备出固相含量为
60%、62%和64%固相含量的浇注型芯的陶瓷浆料，并依次编号为浆料1、浆料2、浆料3和浆料4。向浆料2、3、4中依次加入数滴红、蓝、黑色墨水，便于后续观察不同陶瓷浆料在同时浇注和固化过程中的混合程度。

[0066] 按照料球质量比1:2.5加入刚玉磨球，将行星式球磨机转速调节为360r/min，球磨60min，进行分散，获得流动性良好的陶瓷浆料。

[0067] 4）向四种陶瓷浆料中先后加入催化剂TEMED（四甲基乙二胺）和引发剂APS（过硫酸铵溶液），搅拌均匀后在真空注型机上浇注到树脂模具中，通过树脂模具的四个浇口用四种不同浆料同时浇注不同的型芯和型壳。在5～15min内，陶瓷浆料原位固化，形成陶瓷坯体。

[0068] 5）待浆料充分固化后，将陶瓷坯体放入-60℃的冷冻柜中；待坯体中结晶水完全冻结后，将坯体放入干燥室，通过真空冷冻干燥工艺去除坯体中的水分。

[0069] 6）待坯体完全干燥后，去除表面树脂壳，切割其中一个的坯体，观察型芯型壳颜色，只有不同陶瓷浆料浇注的结构过渡连接处有局部颜色混合，说明在浇注和固化过程中不同浆料无明显混合。将其他坯体放入高温烧结炉中进行烧结，烧结温度为1250℃。烧结完成后，得到型芯型壳材料差异化的一体化陶瓷铸型。

[0070] 通过CT扫描观察，不同材料过渡连接处无裂纹。通过扫描电镜观察（图2，其中较大块状物主要为大粒径氧化铝粉末，细小颗粒主要为小粒径的氧化铝粉末），结果表明烧成后的型壳陶瓷材料中存在大量孔隙（实测孔隙率超过40%），满足浇注金属液的透气性要求，高孔隙率也有助于提高陶瓷材料的退让性。

[0071] 实施例2

[0072] 空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法，包括如下步骤：

[0073] 1）通过光固化快速成型设备制作空心涡轮叶片树脂模具，成型用树脂为8981树脂。该树脂模具设计有4个浇口，其中1个用以浇注型壳，3个用以浇注型芯。

[0074] 2）基于凝胶注模工艺，制作陶瓷浆料：

[0075] 首先将有机单体AM（丙烯酰胺）和交联剂MBAM（N,N′-亚甲基双丙烯酰胺）按照质量比24:1溶解到去离子水中，再添加适量的分散剂（分散剂加入量为粉料质量的2%），搅拌溶解，配制成有机物浓度为20%的预混液。

[0076] 2）按一定比例称取粉料1和粉料2，并将粉料在容器中搅拌混合均匀；

[0077] 以质量份数计，其中，粉料1包括59份的粒径40μm氧化铝、30份的粒径2μm氧化铝、4份的粒径40μm氧化镁、6份粒径3μm氧化钇、1份的粒径40μm氧化钛；

[0078] 粉料2包括63.5份的粒径40μm氧化铝、31份的粒径2μm氧化铝、5份的粒径40μm氧化镁、0.5份的粒径20nm氧化硅；

[0079] 3）将预混液倒入球磨罐中，将粉料1和粉料2分别分批的加入预混液中，搅拌均匀，加入适量氨水调节PH至9～11，分别制成浇注型壳的陶瓷浆料、浇注型芯的陶瓷浆料。其中用粉料1制备出固相含量为58.5%的浇注型壳陶瓷浆料，用粉料2制备出固相含量为
60%、63%和65%固相含量的浇注型芯的陶瓷浆料，并依次编号为浆料1、浆料2、浆料3和浆料4。向浆料2、3、4中依次加入数滴红、蓝、黑色墨水，便于后续观察不同陶瓷浆料在同时浇注和固化过程中的混合程度。

[0080] 按照料球质量比1:2.5加入刚玉磨球，将行星式球磨机转速调节为360r/min，球磨60min，进行分散，获得流动性良好的陶瓷浆料。

[0081] 4）向四种陶瓷浆料中先后加入催化剂TEMED（四甲基乙二胺）和引发剂APS（过硫酸铵溶液），搅拌均匀后在真空注型机上浇注到树脂模具中，通过树脂模具的四个浇口用四种不同浆料同时浇注不同的型芯和型壳。在5～15min内，陶瓷浆料原位固化，形成陶瓷坯体。

[0082] 5）待浆料充分固化后，将陶瓷坯体放入-60℃的冷冻柜中；待坯体中结晶水完全冻结后，将坯体放入干燥室，通过真空冷冻干燥工艺去除坯体中的水分。

[0083] 6）待坯体完全干燥后，去除表面树脂壳，切割其中一个的坯体，观察型芯型壳颜色，只有不同陶瓷浆料浇注的结构过渡连接处有局部颜色混合，说明在浇注和固化过程中不同浆料无明显混合。将其他坯体放入高温烧结炉中进行烧结，烧结温度为1350℃。烧结完成后，得到型芯型壳材料差异化的一体化陶瓷铸型。

[0084] 实施例3

[0085] 空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型的型芯型壳定制方法，包括如下步骤：

[0086] 1）通过光固化快速成型设备制作空心涡轮叶片树脂模具，成型用树脂为8981树脂。该树脂模具设计有2个浇口，其中1个用以浇注型壳，1个用以浇注型芯。

[0087] 2）基于凝胶注模工艺，制作陶瓷浆料：

[0088] 首先将有机单体AM（丙烯酰胺）和交联剂MBAM（N,N′-亚甲基双丙烯酰胺）按照质量比24:1溶解到去离子水中，再添加适量的分散剂（分散剂加入量为粉料质量的2%），搅拌溶解，配制成有机物浓度为20%的预混液。

[0089] 2）按一定比例称取粉料1和粉料2，并将粉料在容器中搅拌混合均匀；

[0090] 以质量份数计，其中，粉料1包括59.5份的粒径40μm氧化铝、30份的粒径2μm氧化铝、2份的粒径40μm氧化镁、8份粒径3μm氧化钇、0.5份的粒径40μm氧化钛；

[0091] 粉料2包括64份的粒径40μm氧化铝、31.5份的粒径2μm氧化铝、4份的粒径40μm氧化镁、0.5份的粒径20nm氧化硅；

[0092] 3）将预混液倒入球磨罐中，将粉料1和粉料2分别分批的加入预混液中，搅拌均匀，加入适量氨水调节PH至9～11，分别制成浇注型壳的陶瓷浆料、浇注型芯的陶瓷浆料。其中用粉料1制备出固相含量为56.5%的浇注型壳陶瓷浆料，用粉料2制备出固相含量为
64%固相含量的浇注型芯的陶瓷浆料，并依次编号为浆料1、浆料2、浆料3和浆料4。向浆料2、3、4中依次加入数滴红、蓝、黑色墨水，便于后续观察不同陶瓷浆料在同时浇注和固化过程中的混合程度。

[0093] 按照料球质量比1:2.5加入刚玉磨球，将行星式球磨机转速调节为360r/min，球磨60min，进行分散，获得流动性良好的陶瓷浆料。

[0094] 4）向四种陶瓷浆料中先后加入催化剂TEMED（四甲基乙二胺）和引发剂APS（过硫酸铵溶液），搅拌均匀后在真空注型机上浇注到树脂模具中，通过树脂模具的四个浇口用四种不同浆料同时浇注不同的型芯和型壳。在5～15min内，陶瓷浆料原位固化，形成陶瓷坯体。

[0095] 5）待浆料充分固化后，将陶瓷坯体放入-60℃的冷冻柜中；待坯体中结晶水完全冻结后，将坯体放入干燥室，通过真空冷冻干燥工艺去除坯体中的水分。

[0096] 6）待坯体完全干燥后，去除表面树脂壳，切割其中一个的坯体，观察型芯型壳颜色，只有不同陶瓷浆料浇注的结构过渡连接处有局部颜色混合，说明在浇注和固化过程中不同浆料无明显混合。将其他坯体放入高温烧结炉中进行烧结，烧结温度为1250℃。烧结完成后，得到型芯型壳材料差异化的一体化陶瓷铸型。