淀粉原位固化制備氧化鋁基陶瓷型芯及性能研究.pdf

1、陶瓷型芯是熔模鑄造工藝中使用的一種陶瓷制品的簡稱，作為形成空心渦輪葉片內(nèi)腔的轉(zhuǎn)接體，其作用是形成空心渦輪葉片的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，與外型模及模殼共同保證渦輪葉片對空腔的尺寸精度要求。隨著飛機(jī)渦輪葉片澆注溫度的不斷提高，氧化硅基陶瓷型芯已不能滿足單晶葉片的澆注條件，本文研究并制備了高溫性能更為優(yōu)異的氧化鋁基陶瓷型芯，目前國內(nèi)對氧化鋁基陶瓷還處于研究階段，應(yīng)用較少，氧化鋁基陶瓷型芯的制備方法主要有熱壓注法和凝膠注模法，但是這些方法成型工藝復(fù)雜不便于操

2、作，由于成型過程中引進(jìn)大量的有機(jī)物，在型芯燒結(jié)過程中還可能產(chǎn)生有害氣體，影響環(huán)境。本文研究了淀粉原位固化成型氧化鋁基陶瓷型芯技術(shù)，該方法主要利用淀粉的凝膠化特性。該工藝便于操作，且淀粉在燒成過程中不產(chǎn)生有害氣體，用該法制備的 氧化鋁基陶瓷型芯各項性能良好。
　　 本文采用淀粉原位固化成型技術(shù)制備氧化鋁基陶瓷型芯，研究了淀粉含量、氧化硅含量和燒成溫度對所制備陶瓷型芯性能的影響，以及該種型芯在Na3AlF6熔鹽中的溶解情況。采用煮沸

3、法測試了陶瓷型芯的顯氣孔率，采用三點彎曲法測試了陶瓷型芯的抗彎強(qiáng)度，并采用X射線衍射分析研究了陶瓷型芯的物相組成，采用SEM觀察了陶瓷型芯的端口形貌。并在以下幾方面開展了實驗工作:
　　 1、研究了淀粉含量對型芯性能的影響。采用正交的實驗方法，選取的淀粉添加量分別為氧化鋁粉料質(zhì)量的4％、8％、12％、16％、20％。結(jié)果表明隨著淀粉含量的增加，所制備陶瓷型芯的氣孔率持續(xù)增加，室溫抗彎強(qiáng)度持續(xù)減小。
　　 2、研究了氧化硅

4、含量對陶瓷型芯性能的影響。所選取的氧化硅添加量分別為氧化鋁粉料質(zhì)量的5％、10％、15％、20％、25％。結(jié)果表明隨著氧化硅含量的增加，所制備陶瓷型芯的氣孔率與室溫抗彎強(qiáng)度均是先增加后減小，并在15％時氣孔率達(dá)到最大值。
　　 3、研究了燒結(jié)溫度對陶瓷型芯性能的影響。所選取的燒結(jié)溫度分別為1350℃、1400℃、1450℃、1500℃。結(jié)果表明隨著燒結(jié)溫度的升高，所制備陶瓷型芯的氣孔率呈下降趨勢，室溫抗彎強(qiáng)度則呈增大趨勢。

5、>　　 4、燒成后型芯試樣的XRD衍射結(jié)果表明，隨著氧化硅含量的增加和燒結(jié)溫度的提高，型芯中生成莫來石的量不斷增加，這主要是氧化硅與氧化鋁反應(yīng)的結(jié)果，在高溫下，氧化硅與氧化鋁更能充分的反應(yīng)。
　　 5、本文在高溫?zé)崤_下實時觀察了燒結(jié)后氧化鋁陶瓷型芯在熔鹽Na3AlF6中的溶解情況，發(fā)現(xiàn)在960℃下，型芯邊緣開始溶解，在1000℃下保溫0.5h即可觀察到所加入的小塊型芯完全溶解，這說明所制備的陶瓷型芯在Na3AlF6熔鹽中的脫芯