Al粉含量对Y2O3基陶瓷型芯性能及组织的影响

为获得满足钛合金熔模精密铸造使用的高惰性陶瓷型芯,采用Y₂O₃作为骨料,引入Al粉作为矿化剂,基于热压注法制备陶瓷型芯。研究了Al粉含量对Y₂O₃基陶瓷型芯致密化特性、力学性能、微观结构及相组成的影响。结果表明：随Al粉含量增加,Y₂O₃基陶瓷型芯的烧结收缩率和高温挠度逐渐减小;Al粉氧化膨胀有利于抵御型芯的烧结收缩,基于Al粉的液相烧结协同Al-Y₂O₃的界面反应烧结和Al2O₃-Y2O₃扩散烧结机制,促进了型芯的致密化。Al粉与基体生成Al₂Y₄O₉晶体抑制了晶间细小Y₂O₃颗粒的二次烧结,提升了型芯的高温抗变形能力。引入少量Al粉,型芯中生成Al₂Y₄O₉和Y2Al晶体并附着于基体颗粒表面,基于第二相强化晶间结合强度得到提升;加入2wt%Al粉时型芯获得最佳抗弯强度,约为34.38 MPa,相比纯钇基陶瓷型芯提升了49.15%,表现为穿晶断裂。但过量Al粉氧化产生的膨胀量扩大了骨料颗粒间距,一定程度上削弱了晶间结合强度,型芯出现沿晶脆性断裂的倾向,导致承载能力下降。