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涡轮叶片是高温燃气涡轮发动机的重要部件，提高涡轮前的燃气温度可以提高发动机的热功转换效率。提高燃机叶片耐高温性能的主要途径之一是采用精密铸造技术在叶片内部形成高效的冷却通道，其关键技术是制造出形成空心内腔的可溶性陶瓷型芯，以实现通过溶解排除型芯材料形成复杂流道，因此本论文拟研究开发既有较好可溶性、又能在高温苛刻环境中长期工作的陶瓷型芯。
常用的陶瓷型芯主要有氧化硅基和氧化铝基两大类。氧化铝基陶瓷型芯具有熔点高(2054℃)、结构稳定、在焙烧使用过程中无晶型转变、不与熔融金属发生化学反应、热膨胀系数低等优点，适合于高级别高效汽轮机叶片型芯制造。因此本文系统地研究了氧化铝基陶瓷型芯的原材料成分、粒度与粒度级配、制备工艺、排蜡工艺、烧结温度等因素对陶瓷型芯材料的室温抗弯强度、显气孔率、体积密度、热变形量、热膨胀量及溶失性等性能的影响规律。主要研究内容及结果如下：
(1)通过原材料成分及性能对陶瓷型芯性能影响的研究表明，陶瓷型芯原材料的粉料特性对陶瓷型芯的综合性能具有显著影响，相对于未考虑原材料的粉料特性情况的陶瓷型芯试样，考虑了原材料的粉料粒度及级配型芯的综合性能得到明显的提高，显气孔率从50～60％降低到45～46％，室温抗弯强度从最初的3.8Mpa提到11.3～14.9Mpa等。
(2)揭示了最佳原材料粒度范围及其分布特征，即基体材料氧化铝以三种不同粒度分布的颗粒组成，分别是粗粒度为80～116μm、中粒度为23～281μm、细粒度为9～10μm，并且氧化铝的粒度分布应具有双峰或多峰尺寸分布特征，另外，矿化剂二氧化硅为6～7μm。所得的陶瓷型芯室温抗弯强度达11～14MPa，孔隙率为43～46％，体积密度为1.93～1.96g/cm3，烧成尺寸收缩率为0.16～0.37％，热变形量(1300℃，1h)/mm为0.8～0.73，满足预期要求的相应性能指标要求。
(3)陶瓷型芯的焙烧过程分为低温下的排蜡与高温下的烧结过程。排蜡工艺是依据增塑剂中各组元的物理化学性能而制定，以逐步去除陶瓷型芯坯体中的增塑剂，通过对比增塑剂的加入量与排蜡后陶瓷型芯试样的失重率，结果表明，本研究制定的排蜡工艺能够完全脱除陶瓷型芯坯体中的增塑剂，并且排蜡后的试样表面光洁，试样具有一定的强度。合理的烧结温度是保证陶瓷型芯获得良好综合性能的重要因素，通过对比试样在不同终烧温度下获得的性能情况，结果表明，在1350℃时试样的烧成尺寸收缩率较小，为0.05～0.08％，但室温抗弯强度只有5.98～6.34MPa，远远不能满足预期的要求。当烧结温度为1550℃时，矿化剂SiO2的加入量为8～10％时，陶瓷型芯的显气孔率达到44.7～46.9％、体积密度达到1.93～1.99g/cm3、弯曲强度达到10.65～11.93MPa，试样显示出最良好的综合性能。
(4)氧化铝基型芯材料目前存在的主要问题是脱芯困难。在本课题中，米用71.4％KOH溶液对氧化铝基陶瓷型芯进行溶失性的研究实验，结果表明，氧化铝基陶瓷型芯的溶失性好坏与型芯的孔隙率存在着密切的关系，型芯溶失性随着孔隙率的增加呈先增加后趋于稳定的变化规律。当氧化铝基陶瓷型芯型芯的孔隙率控制在35％～50％时，经过4h的碱煮及1～2h的水煮后，陶瓷型芯基体分解溃散成粉状，并且只有20～40％的质量残余，表现出良好的溶失性，即该氧化铝基陶瓷型芯能用化学浸蚀方法将其溶出。