氧化铝基陶瓷型芯溶失性的研究进展

介绍了涡轮空心叶片用铝基陶瓷型芯的应用背景,探讨了铝基陶瓷型芯强化及溶失性能的重要意义。阐述了造型材料、成孔剂、脱芯方法对氧化铝基陶瓷型芯溶失性能增强的研究现状,并展望了铝基陶瓷型芯未来发展面临的挑战。     

气氛烧结短切碳纤维增强硅基陶瓷型芯的致密化行为

为获得满足高温合金单晶叶片熔模精密铸造用高性能陶瓷型芯，本论文采用超声振动和机械搅拌将短切碳纤维(C_sf)均匀分散在SiO₂基陶瓷浆料中，通过压注法制备型芯生坯并分别在空气和氮气中烧结。观察并分析升温过程中型芯的组织演变及物相转化规律，揭示两种气氛下C_sf增强型芯的烧结致密化行为。结果表明，立体互锁C_sf网络可以增加陶瓷颗粒之间传质距离，在提供碳源生成原位SiC晶体的同时影响方石英析晶，进而抑制高温下固相的扩散和迁移以及液相的黏性流动。在两种烧结气氛下，随C_sf含量的增加，硅基陶瓷型芯的气孔率逐渐上升，收缩率逐渐下降。当C_sf含量为1.5vol%时，空气和氮气气氛烧结试样获得的开气孔率最大值为42.95%、39.50%，而最低的收缩率分别为0.64%、0.48%，证实了C_sf及高熔点晶体对型芯烧结的致密化行为影响显著。     

预加方石英含量对SiO2基陶瓷型芯高温蠕变性能的影响

将方石英作为第二相、锆英砂作为矿化剂加入到SiO₂基陶瓷型芯基体材料中,采用热压注法制备陶瓷型芯。研究预加方石英含量对SiO₂基陶瓷型芯性能的影响,分析在1550℃下预加方石英含量对SiO₂基陶瓷型芯高温蠕变性能的影响机制。结果表明,随着预加方石英含量的增加,SiO₂基陶瓷型芯抗弯强度和高温挠度逐渐减小,型芯的气孔率逐渐增加。当预加方石英含量为10wt%时,石英玻璃析晶速率最快,方石英开始相连构成耐高温的方石英骨架,陶瓷型芯抵抗高温变形的能力显著提高,陶瓷型芯的综合性能最佳,其抗弯强度、高温挠度和气孔率分别为5.13 MPa、1.18 mm和40.55%。      

预加方石英粒度对SiO2基陶瓷型芯性能的影响

方石英作为高温增强相加入到SiO2基陶瓷型芯的基体材料中,以热压注法制备SiO2基陶瓷型芯,研究了预加方石英粒度对SiO2基陶瓷型芯性能的影响。分析了方石英粒度对SiO2基陶瓷型芯孔隙度和高温抗蠕变性能的增强机理。结果表明,随着方石英粒度减小,SiO2基陶瓷型芯的显气孔率逐渐增大,室温抗弯强度和高温挠度逐渐降低。当方石英粒度为13μm时,SiO2基陶芯的显气孔率达到最大值、高温挠度达到最小值,分别为42.30%和0.14mm。