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10 μm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.     

硅溶胶中二氧化硅含量对单晶型壳性能的影响

通过采用不同二氧化硅含量的硅溶胶制备单晶型壳,并测定型壳不同温度下的抗弯强度和自重变形,研究了硅溶胶中二氧化硅含量对单晶型壳性能的影响.研究结果表明:在1 350℃下,型壳中二次莫来石相的含量及型壳的抗弯强度随硅溶胶中二氧化硅含量的增大而提高;在1 550℃和1 600℃下,型壳中形成的二次莫来石相的强化作用与高温下玻璃相的软化作用相当,导致型壳的抗弯强度在某一数值附近波动.型壳自重变形表明,随硅溶胶中二氧化硅含量的增加,型壳的自重变形量减小.单晶型壳浇注试验表明,涂制型壳用硅溶胶中二氧化硅含量为15.65％～24.6％时,涂制出的型壳强度满足生产要求,未出现跑火现象.     

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.     

型壳材料对高温合金叶片组织和性能的影响

采用数值模拟方法并结合试验,研究了型壳材料对高温合金叶片组织和性能的影响。结果表明,无陶瓷保温棉时,氧化铝型壳铸件的冷却速率大于莫来石型壳,氧化铝型壳铸件组织及性能较优;有陶瓷保温棉时,氧化铝型壳铸件叶根处冷却速率略低于莫来石型壳铸件,叶身处冷却速率高于莫来石型壳铸件,莫来石型壳铸件叶根处组织及性能比氧化铝型壳铸件略优,叶身组织及性能比氧化铝型壳铸件略差。有陶瓷保温棉时的铸件叶根组织数值模拟结果和试验结果符合。     

多功能型砂型壳高温性能测试仪的研制

本文介绍了型砂型壳高温性能测试仪的设计原理、参数选择、仪器的安装及调试。该测试仪为一机多用，可测型砂型壳多种高温性能。     

型壳中央散热对一种单晶高温合金凝固组织与持久性能的影响

单晶凝固过程中温度场均匀性控制对单晶制备过程特别重要。本文以国内广泛应用的第二代单晶高温合金DD6为研究对象,研究型壳中央散热对其凝固组织与持久性能的影响。结果表明,与合金中柱型壳相比,石墨中柱型壳能有效地改善单晶凝固过程中温度场的均匀性,提高温度梯度,有利于保持单晶凝固过程中热流方向的平直。因此,石墨中柱型壳有利于降低一次枝晶间距,细化γ-γ’共晶相,减少单晶生长方向与[001]方向的角度差,使单晶高温合金获得较高的持久寿命。     

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。     

精铸型壳高温抗拉强度测定仪的研究

论述了精密铸造型壳材料高温强度测定的意义,介绍以抗拉强度测定为主的新型高温强度测定仪的结构、测量原理和操作方法。这种测定仪由加热部件、高温胎具、测力元件、传感器和A/D转换装置组成,并由计算机控制加载速度和显示温度。研究结果表明:由CRT显示器给出的适时载荷曲线和温度显示准确、直观,有利于发现病态数据,方便实验数据的处理,而且可以根据需要选择传感器量程和精度以满足科研机构和企业生产的使用要求。     

一种镍基单晶高温合金蠕变机制的研究

对一种镍基单晶高温合金在两种蠕变条件下（760℃／780MPa和982℃1248MPa）的变形机制进行分析．结果表明：在中温高应力条件下（760℃／780MPa）,在低应变阶段,位错以堆垛层错的形式切入γ’相;高应变阶段,位错以位错对的方式切入γ’相．在高温低应力条件下（982℃／248MPa）的低应变阶段,母相a／2（110）位错在基体中运动弓出,并绕过γ’相,发生位错反应而形成位错网;高应变阶段与中温高应力条件的切入机制相同．     

单晶叶片用精密铸造壳型质量的改进

分析了先进发动机单晶空心叶片熔模精密铸造生产中出现的表面凹陷及条纹状沟痕缺陷的原因.通过调整制壳工艺参数,并注意强制通风的风速、风向、温度、湿度及模壳干燥时间,使每层型壳充分干燥,有效地抑制了充型内部局部分层开裂现象,提高了叶片的表面质量.     

多孔镁基陶瓷型芯的性能研究

利用干压法制备了多孔氧化镁基陶瓷型芯样品,研究了不同A12O3的添加量、烧结温度、陶瓷腐蚀温度和酸液浓度对样品性能的影响.结果表明:当Al2O3添加量为15wt.％时,经1600℃烧结保温2h的样品综合性能最好,此时样品的线收缩率为1.99％,抗弯强度为11.41 MPa,气孔率为34.25％;经1 600℃/2h烧结的样品,在1 000℃时高温强度为25.94 MPa,要比经1 500℃/2 h烧结的样品高;该材料的高温强度随温度升高而逐渐下降;该材料的腐蚀效果在CH3COOH浓度为40wt.％和温度为150℃时较佳.     

定向凝固过程中型芯型壳温度场数值模拟

以空心涡轮叶片作为典型件,开展了定向凝固过程中叶片、陶瓷型芯和陶瓷型壳温度场的数值模拟研究,分析了陶瓷在定向凝固过程中的膨胀特点,对空心叶片铸造过程中陶瓷型芯的定位进行了设计。     

定向凝固过程中型芯、型壳温度场数值模拟

以空心涡轮叶片作为典型件，开展了定向凝固过程中叶片、陶瓷型芯和陶瓷型壳温度场的数值模拟，分析了陶瓷在定向凝固过程中的膨胀特点，对空心叶片铸造过程中陶瓷型芯的定位进行了设计。     

一种新型陶瓷用耐高温胶粘剂的研制与性能研究

用有机硅树脂、KH560 改性的纳米SiO2 改性,并用无机填料(铝粉、玻璃粉、碳化硼) 增强环氧树脂基体,制备了一种用于Al2O3 陶瓷的新型耐高温胶粘剂。红外和热重分析表明,胶粘剂可在65 ℃固化,且耐热性较好。通过正交试验,优化了各原料的配比,根据优化配比制备的耐高温胶粘剂可使Al2O3 陶瓷接头在经过1000 ℃高温处理后,剪切强度达到9. 68 MPa。     

矿化剂加入量及硅溶胶浓度对陶瓷型壳性能的影响

采用不同比例矿化剂用量及不同浓度的硅溶胶配制涂料,按照一定工艺制得陶瓷型壳试样,研究了涂料的流变性能,型壳的力学性能及其高温抗蠕变性能.实验结果表明,随着矿化剂加入量增加,陶瓷型壳的力学性能及高温抗蠕变性能随之增加;随着硅溶胶浓度的增加,涂料的粘度及剪切应力逐渐增加,浓度为25% (体积分数,下同)的硅溶胶制得的陶瓷型壳高温强度及高温抗蠕变性能优越.     

单晶叶片用硅基陶瓷型芯制备与性能研究

以石英玻璃粉为基体材料制备了单晶叶片用硅基陶瓷型芯,研究了陶瓷型芯的抗弯强度、热变形、收缩率,采用扫描电镜对试样微观结构进行了表征。结果表明:经1190℃焙烧,型芯的烧成收缩率为0.59%,高温强度可达29.07 MPa,热变形量为0.10 mm。     

熔模铸造发泡涂料和多孔性型壳的研究

往精铸加固层涂料中国发泡剂和稳泡剂以制成发泡涂料并用之制成多孔性型壳，在保证型壳显态强度和高温强度的基础上，降低其残留强度，改善溃散性。文中讨论了发泡涂料中气泡分布状态，密度，粘度，屈服值和涂片重等。还讨论了多孔性型壳的湿态，高温和残留强度以及溃散率等。。     

精密铸造硅溶胶模壳的制造工艺

介绍用石蜡-硬脂酸低温模料，生产铸件的熔模和用精密铸造硅溶胶，作为制壳粘结刑，制造铸件的模壳的工艺要求。主要研究熔模制造工艺、硅溶胶模壳工艺和焙烧工艺。五年多来的生产实践充分证明精密铸造硅溶胶模壳制造工艺是成熟的。为生产合格模壳和精密铸件提供了技术保障。