高温合金精密铸造用陶瓷型壳及其与合金界面反应的研究进展

高温合金因优异的高温性能广泛应用于航空发动机和工业燃汽轮机等领域,而制备性能优异的陶瓷型壳是生产精密高温合金铸件的前提。本文归纳了近年来陶瓷型壳制备技术的发展,分别叙述了陶瓷型壳基体材料的选择、黏结剂的影响、纤维材料改性、制备工艺等方面的研究进展以及现存的问题。同时,对于陶瓷型壳与高温合金发生的界面反应进行了分析讨论,总结了界面化学反应机理和润湿性机理,并归纳了陶瓷材料/合金组分元素对界面反应的影响,以及现有研究中存在的不足之处。最后指出基于高温合金精密铸造用陶瓷型壳制备技术未来研究的重点方向。

分层挤出成形陶瓷型壳的表面粗糙度研究

熔模铸造在进行金属浇注之前,通常要经过蜡模压制、蜡模组树、蜡模沾浆、型壳脱蜡、型壳焙烧等工序制备陶瓷型壳,而采用分层挤出成形技术直接成形陶瓷型壳,可大大简化熔模铸造的工艺流程。本文基于氧化铝陶瓷浆料,主要研究了分层挤出成形关键工艺参数(喷嘴直径、挤出层高和成形角度)对陶瓷型壳表面粗糙度的影响,构建了挤出成形陶瓷型壳的表面粗糙度数学模型,并采用涂层后处理工艺进一步降低了陶瓷型壳的表面粗糙度。结果表明:采用分层挤出成形技术,当喷嘴直径为0.26 mm、挤出层高为0.2 mm、成形角度为90°时,试样表面粗糙度Ra最低为(12.9±0.9)μm,施加涂层后,表面粗糙度Ra可降低至6.3μm以下。

添加AlF_(3)·3H_(2)O对精密铸造用陶瓷型壳组织与性能的影响

以电熔刚玉粉为原料、硅溶胶为黏结剂和三水合氟化铝为莫来石相转化促进剂,设计涡轮叶片定向凝固成型用陶瓷型壳背层浆料配方,并制备陶瓷型壳。研究型壳的微观结构与相组成、高温透气性、热膨胀、高温力学及抗高温变形等性能。结果表明:经1200℃的焙烧,在三水合氟化铝的催化作用下,型壳中的氧化铝与二氧化硅发生反应而生成莫来石晶须;与未添加三水合氟化铝的陶瓷型壳相比,其透气性提升约1倍,热扩散系数增加且热膨胀系数有所降低,同时三水合氟化铝的添加还使型壳的高温强度降低到合适的范围内,提高型壳的高温退让性,并使型壳仍保持良好的抗高温变形性能。

高温合金空心叶片精密铸造用陶瓷型芯与型壳的研究现状

介绍了高温合金空心叶片熔模铸造用陶瓷型芯与型壳的应用背景,及其对于高温合金空心叶片精密成形的重要意义,概述了采用熔模铸造工艺制备高温合金空心叶片对陶瓷型芯与型壳各项性能的基本要求;并指明了陶瓷型芯与型壳今后的发展方向。分别叙述了陶瓷型芯与型壳基体材料的选择、制备工艺及其对性能的影响,介绍了陶瓷型芯脱除工艺的研究进展及存在的问题。另外,对于陶瓷型芯与型壳定位的精确度、性能匹配性对高温合金空心叶片质量影响进行了评述。

陶瓷型壳精铸挤压铸造成型模

研究了陶瓷型壳精铸挤压铸造成型模的工艺过程、工艺特点以及工艺参数的选择等问题。对一般陶瓷型铸造时易出现的问题从理论上作了一些分析 ,同时结合大量的实践对陶瓷型壳废料的再生、型壳的水煮工艺等方面提出了自己的看法 ,作了一些探讨。

DD6单晶高温合金与陶瓷型壳的界面反应

采用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱等分析手段研究了DD6单晶合金与陶瓷型壳的界面反应.结果表明：DD6高温合金与陶瓷型壳的界面反应产物主要是Al2O3和HfO2,同时伴随着少量Ta元素的析出;界面反应层的厚度为5～6μm,反应产物在合金/型壳界面的富集,能够抑制氧化反应的进一步进行;高温下DD6合金与陶瓷型壳润湿角为145 ～150°,降低型壳内表面的气孔率能够减少毛细作用的产生,从而有效抑制界面反应的产生.

高温合金定向凝固用陶瓷型壳的铸型反应和导热性

介绍了陶瓷型壳和高温合金中的活性元素发生的化学反应,重点描述了陶瓷型壳中的SiO2和Al2O3与合金元素中的Nd、Hf、C、Al、Cr等的化学反应状况,由于非硅基粘结剂不含易于反应的SiO2,从而降低或消除铸型反应。此外,在陶瓷型壳中涂高辐射率涂层、添加金属氧化物和导热体等方法可以提高定向凝固过程中固-液界面凝固前沿的温度梯度。

定向凝固用陶瓷型壳高温力学性能研究现状

简述了高温合金定向凝固用陶瓷型壳的工况,重点介绍了在浆料中添加矿化剂和粒度小于10μm超细氧化铝粉等提高型壳材料的化学反应活性以促进型壳中莫来石的形成,进而提高陶瓷型壳的高温强度和抗蠕变性能的措施。还有采用非连续纤维和连续纤维强化型壳,提高其强度和抗蠕变性能的方法。并通过提高型壳孔隙率和在面层形成阻挡层的方法提高型壳的抗热震性能。同时,指出了定向凝固用陶瓷型壳存在的一些问题,论述了其发展方向。

无醇溶剂陶瓷型工艺浇铸H13钢模具

1 前言 用陶瓷型浇铸模具的工艺在世界各国受到日益广泛的应用,特别是那些机加工难于成形的模具,该法更具得天独厚的优势,其优点是用这种工艺所生产的铸件,尺寸精度高、表面光洁,可以部分或全部免去机加工,从而降低模具的生产成本。

薄壁陶瓷型精铸汽车万向节热锻模

使用特殊工艺将陶瓷型厚度控制在２～３ｍｍ内，其外村套采用石墨或金属型，可有效地减少和限制脱碳层的产生，同时，薄壁陶瓷型还大大地减少铸型脱液收缩和铸型开裂，提高了铸件精度。

陶瓷型精密铸造新工艺的研究

分析了传统陶瓷型精密铸造工艺中存在的问题，提出了用超声波搅拌配制硅酸乙酯无酒精水解液工艺，并简要叙述了超声波搅拌的作用机理。试验证明，用超声波搅拌实现无酒精水解工艺是可行的，新的陶瓷型工艺可望在实际生产中得到应用。

TiAl合金反重力铸造用陶瓷型壳的调整

在真空反重力铸造过程中,熔融的TiAl合金是通过两真空腔体的压力差压入陶瓷型壳中的。因此,真空反重力铸造过程中型壳必须具有良好的透气性和必要的强度。实验表明,在料浆中加入少量糊精可以明显增加型壳的透气性,在型壳制作的过程中通过加入纤维可增强其强度。利用这种型壳,通过反重力低压真空铸造出的TiAl增压器涡轮的叶片尖端厚度可薄至0.5mm。

快速金属模具的陶瓷型铸造工艺

快速金属模具制造是一种新的模具制造技术。为获得高质量的陶瓷型精密铸造金属模具，着重从硅酸乙酯水解液的制取、耐火材料粒度级配、陶瓷浆料制作、催化剂选择、喷烧工艺和焙烧工艺等几方面进行系统研究，得出一整套将分层实体制造ＬＯＭ原型应用于生产高质量的陶瓷型精密铸造金属模具的工艺，经实际生产验证，取得良好的效果。

半导体陶瓷型薄膜气敏传感器的研究进展

半导体陶瓷型薄膜气敏传感器,具有灵敏度高、与气体反应快、制备成本较低等优点,已经成为近年传感器研究和开发的重点,是未来气敏传感器的发展方向之一。本文介绍了陶瓷型半导体薄膜气敏传感器常见的器件结构、薄膜材料的主要制备方法,部分主要的半导体金属氧化物薄膜气敏材料,以及近期相关的研究进展,并扼要分析了今后的发展方向。

钛熔模精铸用氧化物陶瓷型壳制壳工艺的研究

针对钛的特性合理地选择了制壳材料的种类， 研究了粉液比等工艺参数对涂料的悬浮性， 涂层厚度的影响， 合理地选择了面层、邻面层及背层涂料的干燥温度、湿度和时间， 并确定了适宜的微波脱蜡工艺。在不同粉液比条件下，研究了室温及不同焙烧温度对型壳抗弯强度的影响，从而确定了最佳粉液比和焙烧工艺参数。采用优化的制壳工艺参数制备的型壳， 内表面光洁、无裂纹等缺陷。采用水冷铜坩埚真空感应炉进行熔炼和浇注， 得到了外观较好的铲形薄壁铸件， 测试并分析了该铸件的表面性能。

陶瓷型精密铸造法制造金属模具的探索

在机械制造中模具是重要的工艺装备；针对模具的特点，探索运用快速制造技术生产树脂原型作为铸造模样，使用陶瓷型铸造技术生产金属模具。通过实例验证了该方法是可行的，具有很好的工业应用价值。

镁合金陶瓷型精密铸造工艺及界面反应的研究

大型、表面形状复杂的镁合金制件大多需要在铸件基础上进行机加工,采用陶瓷型铸造镁合金铸件,不仅缩短生产周期,提高生产效率,且能在少无切削条件下生产出合乎精度要求的制件,从而降低生产成本。对镁合金陶瓷型铸造的生产工艺做了探索性试验,分析了镁合金的表面反应,并进行了反应温度的计算。

镁合金陶瓷型低压铸造工艺及组织和性能

对镁合金陶瓷型低压铸造工艺及镁合金的组织和力学性能进行了研究。结果表明,对于中型(质量为1～10kg)的零件通过低压铸造能够很好的成型,成型的零件具有较高的尺寸精度,其中角度误差仅为1.16%。铸造组织主要由α-Mg及Mg12Nd组成。由于冷却速度的降低,陶瓷型低压铸造镁合金的晶粒尺寸明显增大,至64μm左右,力学性能降低至155MPa左右,断裂方式是以解理断裂为主的脆性断裂。

液钛与氧化锆陶瓷型壳的相互作用

借助于Ｘ射线衍射、电子探针和扫描电镜等测试手段，研究了液钛与氧化锆陶瓷型壳的相互作用。结果表明，界面反应一方面基于型壳中的ＺｒＯ２分解和Ｚｒ，Ｏ原子向钛基体的扩散，形成ＣａＺｒＴｉ２Ｏ７相；另一方面液钛也向氧化锆型壳中扩散，形成Ｃａ２Ｚｒ５Ｔｉ２Ｏ１６相。阐述了液钛与氧化锆陶瓷型壳相互作用的双向扩散机制。指出降低浇注温度可减弱钛与型壳的界面反应。