本发明专利涉及定形耐火制品，特别涉及熔铸材料退火过程中采用的一种高导热砂型模具材料及其制备方法。
背景技术：
1、砂型模具作为熔铸耐火材料制备过程中的核心耗材，其重要性不言而喻。它不仅要能够承受高温熔液的冲击并将其冷却至常温，还要确保铸件的外形特征和尺寸精度。目前，镁砂、石英砂、石墨、方镁石-尖晶石等原料被广泛用于制备砂型模具，如专利cn102341550b所揭示的树脂砂型、专利cn100381400c所述的镁砂砂型、石墨砂型以及新型的负压砂型等，如专利cn102674867b和cn102672794b所述。然而，这些传统的砂型模具在应用于浇铸温度在1700-1900℃的熔铸azs或熔铸氧化铝耐火材料时，表现出良好的适应性。但当用于浇铸锆铬刚玉时，铸件在脱模后经常出现边角开裂的问题。经过深入研究，我们发现铝-铬固溶体的析晶温度范围较大，导致浇铸后的铸件整体温度偏高，铸件表面液相转变为固相的速度较慢，进而造成铸件在高温阶段形成的硬壳较薄。这种情况下，铸件表面硬壳在受到外力时极易发生断裂，导致铸件表面出现受力断裂。这一问题的存在严重降低了产品的合格率。目前，为解决此问题，一种常见的方法是采用高导热率介质替换包围在砂型模具周围的低导热介质，旨在快速导出铸件内部温度，使铸件外表面温度迅速降至固化温度范围，从而在外表面形成一定厚度的固态硬壳，防止受力断裂。然而，此方法可能导致铸件温降速度过快，产生较大的内外温差和温度梯度，造成铸件局部区域热应力集中。当热应力超过铸件材料的断裂韧性时，材料便会开裂，影响产品合格率。因此，此方法并不能有效解决熔铸锆铬刚玉退火过程中的应力断裂问题。
技术实现思路
1、针对上述技术问题的不足，本发明涉及一种高导热砂型模具及其制备方法。采用该方法制备的氧化铝砂型模板材料可以迅速将热量快速地从铸件内部导出，从而提高材料在退火过程中固化层厚度，增强退火过程中铸件力学强度，消除外力断裂导致铸件表观质量的缺陷问题。
2、本发明的技术方案是：一种高导热砂型模具及其制备方法，其分为两层，内层为高温导热层，外层为金属粉体导热层，高温导热层与金属粉体导热层分别计算总质量：高温导热层原料配方按照重量百分含量计算：电熔刚玉回收骨料30wt%-65wt%，sic骨料 5wt%-45wt%，α-氧化铝微粉3wt%-5wt%，磷酸二氢铝溶液5wt%-30wt%，外加多聚氯化铝2wt%-10wt%。金属氧化物粉体导热层原料配方按照重量百分含量计算：氧化铁粉末10wt%-40wt%，铝矾土微粉0%-20%，磷酸二氢铝溶液18wt%-30wt%，电熔azs回收骨料20wt%-60wt%。
3、其中电熔刚玉骨料粒度占比分布如下：3mm-2mm占比10%-60%，2mm-1mm占比3% -40%，1mm-0.5mm 10%-20%；其中sic粒度占比分布如下如下：2mm-1mm sic骨料占比20%-65%，1mm-0.5mm占比10%-40%，≤0.05mm占比1%-20%；其中氧化铁粉末粒度占比分布如下：2mm-1mm占比30%-80%，1-0.5mm 占比20%-70%；其中电熔azs骨料粒度占比如下：5mm-3mm 占比40%-60%，2mm-1mm占比10%-40%，1-0.5mm 0%-5%。优选高温导热层的厚度占总模具板厚度的70%-86%。
4、按照上述重量比例称取高温导热层原料，将高温导热层原料放入行星搅拌器中进行搅拌，搅拌时间为10min-20min，将搅拌好的混合料倒入成形木模中，木模高度范围为：30mm-100mm，倒入层高度按小于木模高度，对倒入的混合料进行震动捣实，在振动捣实后，连带木模将坯体放入低温干燥室中进行干燥，干燥温度为50℃-100℃，30min-50min，后取出放置，冷却至室温；按照一定重量比例称取金属粉末导热层原料，将搅拌好的混合料倒入成形的高温导热层上表面，并填充至木模设定高度后进行捣实，将捣实后的砂型模板脱去木模后放置放入干燥窑中，120℃-150℃，干燥1h-2h，后升温至215℃-315℃，1h-2h，制得设定砂型模版，通过拼装将砂型模板组合成砂型模具。
5、一种高导热砂型模具将导热层分为了高温导热层与金属粉末导热区，由于浇铸温度一般会到达到1900℃以上，普通的氧化铝质砂型模会由于温度的快速上升出现局部液相，导致整体模具导热能力下降，通过研究发现随着材料中液相的形成，其热稳定性会发生变化，如果液相在高温下不稳定，可能会导致材料结构的破坏，进而影响到导热能力。研究人员发现sic不仅能在高温下具有优异的热稳定性，而且其导热能力也较为优异，通过测试发现在1000℃时其导热系数仍可以达到100w/（m·k）。但简单的将sic加入砂型材料现有的配比中，并未达到热量快速导出的效果，这是由于sic在800℃时，会与氧气反应形成sio2和c，这会导致模板材料中的液相量增加，堵塞原有的气孔通道，使铸件在退火过程中产生的气体无法通过砂型模具排出，铸件表面会残留气泡缺陷。为了解决上述问题，研究人员通过调整sic的颗粒配比，一方面将可分解的sic颗粒比例降到合理范围，保证砂型模版的透气性能，一方面保证sic在材料体系中起到快速导热的主导特性。经检测，高温导热层在1900℃的综合导热系数可以达到110w/（m·k）-120w/（m·k），气孔率在45%-55%。此外，本发明还设置了金属粉末导热层，金属粉末导热层的主要功能是将高温导热层中的热量快速导出到保温介质中，防止热量在高温导热层中聚集，防止高温导热层长期处于较高温度的环境，造成材料高温寿命下降与过度烧结，本层主要采用骨料结构设计，加入少量的微粉主要起到粘接相邻骨料的作用。此外，随着氧化铁金属粉末的增加，金属粉末不断包裹较大的azs骨料并形成骨料间的桥接，提高了热量的传导效率。经过检测高温导热系数为210w/（m·k）-330w/（m·k），气孔率在60%-75%。通过采用高导热熔铸砂型作为浇铸模具，锆铬刚玉坯体表面的应力开裂现象明显降低，材料的产品合格率显著上升，本发明能有效解决熔铸锆铬刚玉退火过程中的应力断裂问题。
1.一种高导热砂型模具，其特征在于，该模具分为两层，内层为高温导热层，外层为金属粉体导热层，其中，高温导热层原料配方按照重量百分含量计算：电熔刚玉回收骨料30wt%-65wt%，sic骨料5wt%-45wt%，α-氧化铝微粉3wt%-5wt%，磷酸二氢铝溶液5wt%-30wt%，外加多聚氯化铝2wt%-10wt%；金属粉体导热层原料配方按照重量百分含量计算：氧化铁粉末10wt%-40wt%，铝矾土微粉0%-20%，磷酸二氢铝溶液18wt%-30wt%，电熔azs回收骨料20wt%-60wt%。
2.根据权利要求1所述的一种高导热砂型模具，其特征在于：高温导热层的厚度占总模具板厚度为70%-86%。
3.根据权利要求1所述的一种高导热砂型模具，其特征在于：所述的电熔刚玉骨料粒度占比分布如下：3mm-2mm占比10%-60%，2mm-1mm占比3% -40%，1mm-0.5mm 10%-20%。
4.根据权利要求1所述的一种高导热砂型模具，其特征在于：所述的sic粒度占比分布如下：2mm-1mm sic骨料占比20%-65%，1mm-0.5mm占比10%-40%，≤0.05mm占比1%-20%。
5.根据权利要求1所述的一种高导热砂型模具，其特征在于：所述的氧化铁粉末粒度占比分布如下：2mm-1mm占比30%-80%，1-0.5mm 占比20%-70%。
6.根据权利要求1所述的一种高导热砂型模具，其特征在于：所述的电熔azs骨料粒度占比如下：5mm-3mm 占比40%-60%，2mm-1mm占比10%-40%,，1-0.5mm 0%-5%。
7.权利要求1-6任一项所述的一种高导热砂型模具的制备方法，其特征在于步骤如下：
