高温合金空心叶片用陶瓷型芯概述

介绍了陶瓷型芯在航空发动机发展中的重要作用,从陶瓷型芯的原材料选择、型芯制备方法、型芯脱芯工艺等方面概述了陶瓷型芯的国内外研究现状,分析了氧化硅基陶瓷型芯以及氧化铝基陶瓷型芯制备过程中的关键难点。氧化硅基陶瓷型芯在温度超过1 550℃时易与高温合金发生化学反应,氧化铝基陶瓷型芯的化学稳定性较好,但难以脱芯。陶瓷型芯制备方法、烧结工艺、强化处理等是影响其性能的重要因素。     

氧化铝基陶瓷型芯的高温沸腾脱芯工艺研究

氧化铝基陶瓷型芯强度高,耐高温性能好,但脱出性较差,影响了型芯的广泛使用,有必要对其脱芯工艺进行研究。本试验以高温沸腾的KOH溶液为脱芯液,测得了质量浓度为60%和70%的KOH溶液在不同压力下的沸点;研究了脱芯液浓度和沸点温度对氧化铝基陶瓷型芯脱芯率的影响,得出优化试验参数为:脱芯液浓度70%,压力3.8 MPa,温度380℃或脱芯液浓度70%,压力4.2 MPa,温度390℃,并对优化试验参数进行工艺验证。     

空心叶片氧化铝基陶瓷型芯高温高压脱芯工艺研究

与燃机叶片用氧化硅基陶瓷型芯相比,氧化铝基陶瓷型芯强度高,耐高温性能好,但脱出性较差,制约氧化铝基型芯广泛使用。采用高温高压KOH水溶液作脱芯液,以某燃机空心叶片试验件为研究对象,通过设计正交试验,研究了温度、压力、浓度对脱芯反应速率的影响规律。基于数据计算、理论分析及试验验证结果,得出温度是影响脱芯速率的主要因素,其次为压力,且随着温度及压力升高,脱芯效率均显著提升。采用优选方案,脱出了空心叶片中的氧化铝基陶瓷型芯。     

精密铸造用氧化铝基复合陶瓷型芯

利用原位合成方法制备了几种氧化铝基复合陶瓷型芯,讨论了MgO含量对氧化铝基复合型芯几种性能的影响.研究结果表明:随着MgO含量增加,陶瓷型芯气孔率先增加后减小;线膨胀系数先减小后增大:碱浸出速率减少.当MgO含量为1%(质量分数),经过1500℃烧结5 h后型芯,蠕变量最小.通过实验分析,讨论了MgO含量对陶瓷型芯综合性能影响的机理.     

精密铸造用氧化铝基复合陶瓷型芯

利用原位合成方法制备了几种氧化铝基复合陶瓷型芯，讨论了MgO含量对氧化铝基复合型芯几种性能的影响。研究结果表明：随着MgO含量增加，陶瓷型芯气孔率先增加后减小；线膨胀系数先减小后增大；碱浸出速率减少。当MgO含量为1％（质量分数），经过1500℃烧结5h后型芯，蠕变量最小。通过实验分析，讨论了MgO含量对陶瓷型芯综合性能影响的机理。     

蓝晶石对氧化铝基复合陶瓷型芯性能的影响

在刚玉粉料中添加蓝晶石,利用原位合成方法制备了氧化铝基复合陶瓷型芯,讨论了蓝晶石含量以及烧结制度对氧化铝基复合型芯几种性能的影响.结果表明:烧结温度对氧化铝基复合陶瓷型芯蠕变性能影响较大,蓝晶石含量变化影响次之;随着蓝晶石含量增加,陶瓷型芯气孔率增加,线收缩率减小,线膨胀系数减小.随着烧结温度增加,陶瓷型芯气孔率减小,线收缩率增加.     

氧化铝基陶瓷型芯的脱芯工艺研究

氧化铝陶瓷型芯冶金化学稳定性、抗蠕变性能好,是制造高性能航空发动机气冷叶片的关键,但是其脱芯性能很差,影响其广泛应用.文中研究了影响氧化铝型芯脱除的因素(压力和时间),并制定了脱芯工艺.     

孔隙率对氧化铝基可溶陶瓷型芯性能的影响

氧化铝基陶瓷型芯的可溶性是影响型芯应用于制造高性能燃机叶片的关键。研究了孔隙率对氧化铝基陶瓷型芯性能影响的规律。结果表明,型芯的溶失过程主要是莫来石相的溶失;型芯溶失性随着孔隙率的增加呈先增加后趋于稳定的变化规律,型芯强度则逐渐下降。当孔隙率为41.8%时溶失速率可达7.6mg/min,室温抗折强度超过14MPa;单次碱煮时间不宜超过4h。     

添加锆英粉矿化剂的氧化铝基陶瓷型芯试验研究

针对氧化铝基陶瓷型芯不易烧结、脱芯困难的问题,采用电熔刚玉粉为型芯基体材料,添加锆英粉为矿化剂,研究了不同终烧温度下氧化铝基陶瓷型芯室温和高温性能。结合型芯物相组成和断口形貌观测结果,分析了高温烧结过程中莫来石的形成机理,确定了型芯的适宜终烧温度为1 420℃。采用制备的氧化铝基陶瓷型芯拉制出了定向叶片,并进行了脱芯试验,型芯脱出性能良好。     

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。     

陶瓷型芯脱除工艺的研究

航空发动机空心叶片的复杂内腔只能用陶瓷型芯来成形,而陶芯的脱除通常用化学腐蚀法。如硅基陶芯在碱液中脱除,氧化镁陶芯在酸液中脱除。但陶芯经高温烧结及浇注合金后,结构较致密,颗粒间结合较牢固。如脱芯工艺选择不当,对复杂薄壁陶芯很难从铸件中脱除;或者因脱芯时间过长,铸件被脱芯液腐蚀,产生过厚的界面层或晶界腐蚀而使铸件报废。因此研究脱芯工艺对生产实践颇有意义。英、美等国对此较为重视,有的成立专门小组进行研究并作了一些报导。国内在脱芯中存在问题很多,尚缺乏研究。     

氧化钇矿化剂对氧化铝基陶瓷型芯性能的影响

电熔刚玉具有良好的耐高温性能及化学惰性,是制备氧化铝陶瓷型芯的优良原材料。本文采用电熔刚玉粉为主体材料,研究了矿化剂氧化钇的不同含量对氧化铝基陶瓷型芯烧成收缩率、抗弯强度、高温变形量等性能的影响。分析了氧化钇对氧化铝陶瓷型芯的矿化机理。     

陶瓷型芯在熔模铸造碳钢件中的应用研究

大气浇注条件下使用的陶瓷型芯应具有良好的透气性并易于脱芯。在浇注高温下，陶瓷型芯材料的物理化学变化，可能导致上述性能的恶化。试验比较了几种制造陶瓷型芯的工艺路线。     

石英玻璃陶瓷型芯和在空心叶片生产中的应用

以透明石英玻璃粉为原料,加入增塑剂,矿化剂,配制成陶瓷浆料,采用热压注法压注成型芯.型芯经过脱塑焙烧,高温烧结和固化处理达到使用要求.文中还介绍了型芯的性能、腐蚀除芯方法及用于空心涡轮叶片的生产情况.     

粉料粒度对氧化铝基陶瓷型芯材料性能的影响

研究了精密铸造叶片用氧化铝基复合陶瓷型芯刚玉粉料粒度对型芯物相、形貌、气孔率、抗蠕变性能、脱芯性能的影响.研究结果表明:粉料粒度对Al2O3基复合陶瓷型芯材料的气孔率、线收缩率和高温蠕变性能均有影响.根据实验数据,分析了几种粉料粒度对陶瓷型芯综合性能影响的机理,同时讨论了不同粉料粒度型芯的烧结机理.     

粉料粒度对氧化铝基陶瓷型芯材料性能的影响

研究了精密铸造叶片用氧化铝基复合陶瓷型芯刚玉粉料粒度对型芯物相、形貌、气孔率、抗蠕变性能、脱芯性能的影响。研究结果表明：粉料粒度对Al2O3基复合陶瓷型芯材料的气孔率、线收缩率和高温蠕变性能均有影响。根据实验数据，分析了几种粉料粒度对陶瓷型芯综合性能影响的机理，同时讨论了不同粉料粒度型芯的烧结机理。     

Al2O3纤维增强铝基复合丝腐蚀行为及机理研究

将氧化铝纤维增强铝基复合丝(AF/Al)的原始试样和经过热暴露、热循环处理的试样分别在3.5%NaCl水溶液、0.05mol/L稀盐酸、1%Na2CO3水溶液中进行腐蚀试验,观察试样的腐蚀现象,并进行显微分析,探讨氧化铝纤维增强铝基复合丝在盐碱酸三种溶液中的腐蚀机理,研究了热处理对其腐蚀行为的影响。结果表明,该复合丝在三种溶液中均有腐蚀发生,在盐、碱溶液中腐蚀较轻;热处理对复合丝腐蚀行为影响不明显。     

复杂结构空心高压涡轮导向叶片精密铸造工艺

对双联复杂结构空心高压涡轮叶片的精密铸造工艺进行了研究。结果表明,采用硅基陶瓷型芯为主芯并组合石英管,使制备空心叶片铸造用陶瓷型芯工艺过程明显简单化,提高了陶瓷型芯的成品率。采用该型芯成功制备了合格的双联空心高压涡轮叶片。     

硅树脂添加量对氧化铝基陶瓷型芯性能的影响

以氧化铝粉末为基体,添加具有粘结性和一定陶瓷产率的硅树脂粉末,通过干压成型和无压烧结制备出氧化铝基陶瓷型芯,重点研究了硅树脂添加量对氧化铝基陶瓷型芯性能的影响。结果表明:硅树脂在裂解过程中会形成二氧化硅,二氧化硅与氧化铝基体发生反应形成新相莫来石。由于硅树脂在交联和裂解过程中会释放大量气体,导致烧结体失重,且气体的逸出会抑制由烧结引起的收缩,因此,随着硅树脂添加量增加,产生的气体量增加,烧结体的失重率增加,收缩率降低。硅树脂含量的增加使得烧结体的气孔率变大和体积密度减小,烧结体的室温抗弯强度逐渐减小。硅树脂的添加虽然降低了其室温强度,但是保证了陶瓷型芯的尺寸精度。     

硅树脂添加量对氧化铝基陶瓷型芯性能的影响

以氧化铝粉末为基体,添加具有粘结性和一定陶瓷产率的硅树脂粉末,通过干压成型和无压烧结制备出氧化铝基陶瓷型芯,重点研究了硅树脂添加量对氧化铝基陶瓷型芯性能的影响。结果表明:硅树脂在裂解过程中会形成二氧化硅,二氧化硅与氧化铝基体发生反应形成新相莫来石。由于硅树脂在交联和裂解过程中会释放大量气体,导致烧结体失重,且气体的逸出会抑制由烧结引起的收缩,因此,随着硅树脂添加量增加,产生的气体量增加,烧结体的失重率增加,收缩率降低。硅树脂含量的增加使得烧结体的气孔率变大和体积密度减小,烧结体的室温抗弯强度逐渐减小。硅树脂的添加虽然降低了其室温强度,但是保证了陶瓷型芯的尺寸精度。