锂皂石改性泥料在龙泉青瓷3D打印中的应用研究

本文以龙泉青瓷胎体材料为基础,通过引入人工合成锂皂石对其进行改性,研究对比了不同锂皂石添加量对龙泉青瓷胎体材料中泥料流变特性、烧成后微结构和力学性能的影响,并使用直写成型技术对改性后的泥料进行3D打印悬垂表现标准模型测试。结果表明：锂皂石的加入可以明显提高泥料的可塑性,有效减少因泥料可塑性不足而产生的变形、开裂等问题。烧制后胎体的抗弯强度经历了先上升后下降的过程,吸水率则对应有先下降后上升的过程,当锂皂石添加量为1.5-2%时,样品抗弯强度最优,并成功打印出完整的悬垂表现标准模型。     

玻璃纤维增强硅溶胶型壳的强度及高温自重变形

为了提高熔模铸造硅溶胶型壳的强度及高温抗变形能力,采用玻璃纤维来增强硅溶胶型壳。将玻璃纤维加入到制壳涂料中,制备硅溶胶型壳试样。对不同纤维加入量条件下所获得的纤维增强型壳试样的常温强度、焙烧后的抗弯强度、高温自重变形量的变化规律进行研究,并利用SEM观察型壳试样断口形貌。结果表明,随着玻璃纤维加入量的增大,其抗弯强度显著增大,高温自重变形量先增大后减小。当纤维加入量为0.6%时,试样的常温抗弯强度达到最大值4.61MPa;纤维加入量为1.0%时,高温自重变形量减少约24%。制壳涂料中加入0.2%~1.0%的玻璃纤维后,增强型型壳焙烧后强度提高至少12%。断口SEM形貌分析结果表明,纤维增强硅溶胶型壳试样的失效主要是由于硅溶胶凝胶膜的断裂、玻璃纤维拔出及脱粘等综合作用所致。     

磷铁含量对高铁基胎体性能的影响

本文采用粉末冶金方法制备了高铁基胎体的金刚石工具。通过检测材料的硬度、密度、冲击韧性等性能考察了磷铁的加入量对高铁基胎体性能的影响。通过X衍射图、金相图等揭示了磷铁加入量对胎体微观结构变化的影响。结果表明:随着P-Fe含量的增加,胎体的相对密度增加,胎体硬度几乎呈直线上升,含3%磷铁的胎体硬度为HRB97,而含15%磷铁的胎体硬度达到了HRB113。而胎体的抗弯强度、冲击韧性随加入量的增大而减小。脆性的增加对提高胎体的切割性能有益。SEM观察结果表明:随P-Fe的加入量增大,胎体的断裂是脆性断裂为主的韧-脆断裂向脆性断裂过渡。     

钇稳定氧化锆对龙泉宝溪瓷土的增强机理研究

本文以龙泉宝溪瓷土为主要原料,在氧化铝增强相的基础上,引入溶胶凝胶法制备的钇稳定氧化锆粉体,研究了钇稳定氧化锆对龙泉宝溪瓷土的显微组织和力学性能。结果表明：龙泉宝溪瓷土的胎体强度随ZrO2(Y2O3)加入量的增加经历了先上升后下降的过程,当在宝溪瓷土(22%α-Al2O3)加入2%的钇稳定氧化锆时,样品折弯强度最强,体积密度最致密,增强机理是以应力诱导相变增韧为主。     

钴粉包覆的铸造WC颗粒在金刚石锯片中的应用

对铸造WC、Co粉包覆铸造WC和Ni粉包覆铸造WC颗粒3种材料在金刚石锯片中的应用进行研究,探究其对金刚石锯片胎体机械性能、微观形貌及锯片切割性能的影响。结果表明:当3种材料与金属粉末的质量比都为3∶1时,形成的3种胎体的硬度相当。含Co粉包覆铸造WC的胎体抗弯强度最高,WC颗粒与胎体界面的结合最紧密,胎体显微组织最致密;含Ni粉包覆铸造WC的胎体的抗弯强度次之;仅加入铸造WC的胎体的抗弯强度最差。与仅加入铸造WC的锯片相比,Co粉包覆铸造WC应用到锯片中,其锯片的切割寿命最长,提高了40%。      

多元纳米颗粒强化WC–青铜基金刚石钻头胎体材料

为提高孕镶金刚石钻头胎体性能,使其更好地满足钻探需求,向WC–青铜基胎体材料中加入纳米NbC和纳米WC颗粒,研究其对胎体力学性能、微观结构的影响。利用配方均匀设计法、回归分析和规划求解得到纳米颗粒的最优添加量,并烧制钻头开展室内钻进试验。结果表明:加入纳米NbC和纳米WC后,WC–青铜基胎体材料的硬度和抗弯强度最高提高25.23%和5.73%;含金刚石的胎体材料的耐磨性明显增强,其磨耗比最高升高57.4%;金刚石与胎体之间结合得更加紧密。纳米颗粒强化后的孕镶金刚石钻头的机械钻速提高19.63%,单位进尺工作层消耗减少32.84%,说明纳米颗粒能强化孕镶金刚石钻头,提高其钻进效率,并延长钻头寿命。      

P元素加入形式对铁基金刚石工具胎体组织性能的影响

以常用的CuP8,FeP24两种预合金粉作为研究对象,运用SEM,EDS,硬度和抗弯强度等研究分析手段,研究了以不同形式加入P元素对铁基金刚石工具胎体组织性能的影响. 结果表明,烧结后胎体组织由α-Fe、含铁固溶体(Cu)、Fe₃C化合物组成,加入FeP24的烧结胎体中还存在Fe₂P和FeP化合物. P元素加入形式对胎体性能影响显著,向胎体中加入CuP8,P元素几乎全部脱离CuP8进入铁基体,相比于加入FeP24的胎体,P元素分布更均匀,胎体硬度、抗弯强度等性能指标均有提高. FeP24在热压过程中会产生微裂纹,这些微裂纹可能成为基体的裂纹源而降低胎体的抗弯强度. 因此,选用CuP8预合金粉更有利于获得高性能铁基金刚石工具胎体.     

氧含量对金刚石工具胎体力学性能的影响

采用粉末冶金方法制备了铁基胎体的金刚石工具,通过检测材料的硬度、抗弯强度、抗剪强度等力学性能考察了不同氧含量对连接强度的影响.结果表明,随着氧含量的降低,烧结基体的硬度、抗弯强度和抗剪强度等力学性能明显增强.当氧含量小于0.02％时,胎体断口致密化程度很高,力学性能可达到最佳.     

弱化胎体添加剂在小直径金刚石锯片中的应用

在Fe基金属结合剂金刚石锯片的胎体中加入弱化胎体添加剂硅铁，用万能材料试验机、摆锤冲击试验机、自动切割机等考察硅铁对胎体力学性能、锋利度、耐磨性的影响。结果表明:加入硅铁可以降低胎体的抗弯强度、韧性、耐磨性，提高胎体的锋利度和硬度，其添加质量分数以3%～5%为宜。      

金刚石胎体Cu-Fe-Sn-Ce预合金粉的研究

为了改善铜基胎体金刚石锯片的切割性能,用雾化法制备了Cu-Fe-Sn-Ce预合金粉,该预合金粉形状为球状,粒径大约为5～15 μm.用粉末冶金法制备了Cu-Fe-Sn-Ce预合金粉金刚石刀头,研究了Cu-Fe-Sn-Ce预合金粉对金刚石圆锯片刀头的硬度、抗弯强度及切割石材寿命的影响;利用扫描电子显微镜(SEM)对金刚石与金属胎体之间的粘结状况及金属胎体的微观结构进行了分析.结果表明:稀土元素加入金属胎体中,有利于Cu-Fe-Sn胎体抗弯强度和硬度的提高.铜基胎体Ⅱ在Ce的含量达到1.5%时抗弯强度达到最大值(477.65 MPa),硬度也达到最大值(102 HRB);从显微分析发现,Ce容易在金刚石与胎体界面处富聚,从而有利于提高胎体材料对金刚石的粘结强度.切割石材万年青和635石材试验表明:在切割寿命相当的情况下,与未含稀土Ce元素刀头的金刚石锯片相比,金刚石脱落度降低6.3%,金刚石锯片的切割速度分别由3.06 m/min和3.5 m/min提高到3.9 m/min和4.05 m/min.     

型芯抗弯强度的影响因素及空心型芯的制备技术

采用不同工艺制备了精密铸造用型芯及强度试样,并对型芯的抗弯强度及型芯、铸件合格率进行了研究.研究结果表明,1 100℃下烧结的型芯抗弯强度及型芯的成品率均高于1 050℃烧结型芯的抗弯强度及型芯的成品率.室温下经低温强化型芯的抗弯强度高于“高温+低温”复合强化型芯的抗弯强度,而单独进行高温强化的型芯的抗弯强度最小.在1 350℃下,经高温强化和低温强化型芯的抗弯强度均高于9 MPa.硅溶胶高温强化型芯在1 350℃下的抗弯强度远低于采用硅酸乙酯进行高温强化的型芯.采用硅溶胶高温强化1 100℃烧结出的空心型芯,具有较好的抗弯强度及退让性的组合,而且其成品率较高,同时该工艺可提高铸件的合格率,降低铸件裂纹率.     

Bending strength and fracture surface topography of natural fiber-reinforced shell for investment casting process

In order to improve the properties of silica sol shell for investment casting process, various contents of cattail fibers were added into the slurry to prepare a fiber-reinforced shell in the present study. The bending strength of fiber-reinforced shell was investigated and the fracture surfaces of shell specimens were observed using SEM. It is found that the bending strength increases with the increase of fiber content, and the bending strength of a green shell with 1.0 wt.% fiber addition increases by 44% compared to the fiber-free shell. The failure of specimens of the fiber-reinforced green shell results from fiber rupture and debonding between the interface of fibers and adhesive under the bending load. The micro-crack propagation in the matrix is inhibited by the micro-holes for ablation of f ibers in specimens of the f iber-reinforced shell during the stage of being fired. As a result, the bending strength of specimens of the fired shell had no significant drop. Particularly, the bending strength of specimens of the fired shell reinforced with 0.6wt.% fiber reached the maximum value of 4.6 MPa.     

Study on roasting process of zircon-silica sol ceramic mould

Dry stock of silica sol ceramic mould was prepared by using of colloidal moulding technique with an optimized vacuum drying process.Effect of roasting process on the shrinkage rate and compressive strength of zircon-silica sol ceramic mould,and the relationship between the roasting temperature and microstructure of zircon-silica sol ceramic mould were studied.The optimum roasting temperature of zircon-silica sol ceramic mould gained by the experiments is 900℃ and the holding time is 2 h.The scanning electro...     

真空干燥对熔模铸造用硅溶胶型壳强度的影响

硅溶胶是熔模铸造中常用的型壳粘结剂之一,但硅溶胶型壳制备过程中存在的突出问题是干燥慢,制壳周期长.本文采用真空干燥工艺对硅溶胶型壳进行干燥,探索了不同真空度及保压时间下型壳强度的变化规律.研究发现:与自然干燥相比,采用真空干燥工艺下的型壳能在较短时间内达到较高的强度.真空度为-0.07 MPa,保压20 min时型壳抗拉强度可达0.85 MPa.而自然干燥相同时间,型壳抗拉强度仅为0.38 MPa.若只考虑湿强度,真空干燥工艺可用于硅溶胶型壳的硬化,且选用真空度-0.07 MPa,保压30 min左右较为适宜.     

玻璃纤维对陶瓷浆料的流动性及铸型强度的影响

研究了在陶瓷浆料中加入玻璃纤维对浆料粘度及陶瓷坯体抗拉强度的影响。选择的陶瓷坯体以石英砂、硅溶胶为主要原料,玻璃纤维的直径为16μm,长度为1～3mm。结果表明,在陶瓷型中加入一定量的玻璃纤维后,陶瓷型的抗拉强度会升高;在焙烧温度为400℃时,在一定范围内,随着玻璃纤维增加,陶瓷型抗拉强度呈线性增加,从0.175MPa增加至0.221MPa,陶瓷浆料的粘度也会呈指数形式增大。     

一种陶瓷型壳高温性能研究

采用EC95粉涂料、硅溶胶粘结剂,利用淋砂机涂挂刚玉砂制备了单晶叶片陶瓷型壳,并进行浇注试验.使用强度分析仪、扫描电镜以及X射线衍射仪对陶瓷型壳的高温抗弯强度、高温蠕变特性、型壳高温下的相转变进行了研究.结果表明:随着温度的升高,型壳高温抗弯强度在1 300℃时最低,在1 400℃时最高;浇注试验表明,在1 550℃下,型壳高温抗弯强度大于6.2 MPa才能满足浇注要求.     

熔模铸造用硅溶胶粘结剂综述

介绍了熔模铸造用硅溶胶应用与研究情况，尤其是快干硅溶胶研究的进展和硅溶胶理论研究进展，包括硅溶胶稳定性和硅溶胶粒粒径与强度的关系，预测了硅溶胶发展方向。     

Properties of alumina-based ceramic cores

Fused corundum is a rather promising raw material for preparing an alumina-based ceramic core due to its excellent high temperature resistance and chemical inertness.In this study,alumina-based ceramic cores were prepared using fused corundum as the matrix material,and the effect of varying silica powder contents on the properties of the alumina-based ceramic cores,including the sintering shrinkage,the flexural strength,and the high temperature deformation was investigated.The mineralization mechanisms of the silica on the alumina-based ceramic core were also analyzed.The optimum addition amount of silica in this experiment is 8% in weight.At that moment,the aluminum-based core has both a low sintering shrinkage coefficient of 0.66% and better properties:the room temperature flexural strength is 22.19 MPa,the high temperature flexural strength is 21.54 MPa,the high temperature deformation is 0.93 mm,and the residual flexural strength is 47.41 MPa.     

亚纳米SiO2对硅溶胶型壳硬化时间的影响

对添加15%NH4Cl和亚纳米SiO2的硅溶胶型壳硬化时间进行试验研究。研究发现硅溶胶型壳硬化时间随着NH4Cl加入量的增加而降低,随着亚纳米SiO2加入量的增加先降低后升高再降低,而且亚纳米SiO2单独作用硅溶胶效果不明显,只有加入NH4Cl后添加亚纳米SiO2硅溶胶型壳硬化时间相对未添加的要缩短到几分之一至几十分之一。结果表明亚纳米SiO2具有加快NH4Cl的促凝硬化作用,可以减少NH4Cl的加入量。