热固性硅树脂压注法制备多孔硅基陶瓷型芯研究

以石英玻璃粉为基体, 热固性硅树脂为增塑剂, 利用压注方法制备了多孔硅基陶瓷型芯, 研究了烧结温度和保温时间对样品性能的影响。研究结果表明: 随着烧结温度的升高, 反玻璃化进程加快, 在烧结温度1250℃, 随着保温时间的延长, 玻璃相发生了转变, 逐渐析出方石英, 且含量不断增加; 样品的线收缩率和失重随烧结温度的升高略微增加, 但烧结时间的影响较小。样品的失重主要是由于硅树脂的分解引起的。在1250℃烧结10 h后, 得到样品的收缩率为0.93%, 显气孔率为32.8%, 抗弯强度为9.08 MPa。     

单晶叶片用氧化铝基陶瓷型芯AC-1

研究了单晶叶片用氧化铝基陶瓷型芯 AC- 1的材料组成及焙烧、强化和脱芯工艺 ;介绍了 AC-1型芯的各项性能和应用情况。     

单晶叶片用氧化铝基陶瓷型芯AC—1

研究了单晶叶片用氧化 基陶瓷型芯ＡＣ－１的材料组成及焙烧，强化和脱芯工艺；介绍了ＡＣ－１型芯的各项性能和应用情况。     

多孔铝基陶瓷型芯的制备及其性能

为了解决铝基陶瓷型芯难于烧结和不易脱芯的难题, 在样品中加入了一定量的SiO₂. 利用干压法制备了多孔氧化铝基陶瓷型芯样品, 研究了不同SiO₂的添加量、烧结温度和保温时间对样品性能的影响. 研究结果表明: 经1500℃烧结保温2 h和1600℃烧结降温2 h的样品, 其线收缩率变化不大. 经1700℃烧结保温2 h的样品, 由于SiO₂的挥发导致样品的气孔率升高, 抗弯强度明显降低. 经1500℃烧结保温2 h的样品综合性能最好, 当SiO₂添加量为10wt%时, 样品的线收缩率为1.1%, 抗弯强度为63 MPa, 气孔率为35.5%, 体积密度为2.29 g/cm³; 当保温时间≥4 h时, 其线收缩率、抗弯强度、气孔率和体积密度变化不大, 有望成为高温型芯的候选材料.     

莫来石对氧化铝基陶瓷型芯的高温抗变形能力的影响

研究了在不同状态下,氧化铝基陶瓷型芯中莫来石的含量及其微观结构对氧化铝基陶瓷型芯高温抗变形性能的影响.结果表明,氧化铝基陶瓷型芯具有优良的热强性能归因于高温下莫来石柱状晶群的存在.     

金属Al粉对氧化硅基陶瓷型芯的性能及组织的影响

本工作以石英玻璃粉作为基体材料, 白刚玉粉作为矿化剂, 金属Al粉作为添加剂, 制备了氧化硅基陶瓷型芯。研究了不同含量金属Al粉对氧化硅基陶瓷型芯收缩率、物理性能、显微组织和相组成的影响。研究结果表明, 在型芯烧结过程中, 金属Al粉受热氧化形成Al₂O₃, 伴随着体积膨胀和重量增加, 可以抑制陶瓷型芯的烧结收缩和铸造收缩。Al粉对烧结过程中的方石英析晶无明显抑制作用, 铸造过程中由于型芯骨架结构的松散程度增加, 型芯的高温抗变形能力降低。当铝粉含量为1wt%时, 陶瓷型芯综合性能良好, 三维方向的烧结收缩率分别为0.01%、0.03%、0.03%, 气孔率为28.58%, 挠度为0.57 mm, 抗弯强度为12.1 MPa。制备的陶瓷型芯能够满足高温合金定向凝固需求, 并有望能提高空心涡轮叶片的内腔尺寸精度。     

不同矿化剂对铝基陶瓷型芯性能的影响

研究了在不同烧结温度下不同矿化剂对氧化铝基陶瓷型芯性能的影响,通过收缩率、室温抗弯强度、高温挠度的测试以及XRD和SEM分析表明:烧结温度为1250～1450℃时,同样粒度配比的两种型芯收缩率均随烧结温度的升高而逐渐增大;随着烧结温度的升高只添加氧化硅的型芯的室温抗弯强度呈先升高后降低的趋势,在1400℃时达最大值,只添加氧化钇的型芯的室温抗弯强度则随烧结温度的升高不断增大;随着温度的升高,只添加氧化硅的型芯的高温挠度逐渐减小,而只添加氧化钇的型芯虽有少许钇铝石榴石生成,但其高温挠度仍很大,只出现了少许的波动.因此只添加氧化硅的型芯性能优于只添加氧化钇的型芯的性能.     

单晶空心叶片用AC-2陶瓷型芯的组织和性能研究

利用扫描电镜技术和X射线衍射技术研究了AC－2氧化铝基陶瓷型芯的微观结构和相组成，并测试了该型芯的室温和高温性能，结果表明AC－2型氧化铝基陶瓷型芯的综合性能优于AC－1型芯。     

氧化铝基陶瓷复合材料表面裂纹的自愈合

系统地研究了不同温度下的热处理对TiCp/A1     

氧化铝纤维含量对陶瓷基摩擦材料性能的影响

以工业废渣粉煤灰作为主要陶瓷组分,氧化铝纤维为增强相,采用冷压成型-热压固化两步法制备了氧化铝纤维增强陶瓷基摩擦材料,通过定速式摩擦磨损试验机研究了氧化铝纤维含量对陶瓷基摩擦材料性能的影响规律,并借助SEM观察磨损后样品的表面形貌,揭示了其摩擦磨损机理。结果表明:随着氧化铝纤维含量的增加,陶瓷基摩擦材料的孔隙率与密度不断增加,而硬度则先降低后上升然后再略降低;摩擦系数随氧化铝纤维含量的增加呈现出先降低后上升的趋势,当氧化铝纤维含量为25%时,样品的摩擦系数稳定在0.60左右;添加氧化铝纤维促进了陶瓷基摩擦材料的磨损,且随其含量增加,磨损率总体上呈增大趋势;未添加氧化铝纤维的陶瓷基摩擦材料磨损形式主要为磨粒磨损和接触疲劳磨损,而添加25%氧化铝纤维的陶瓷基摩擦材料磨损形式以磨粒磨损、粘着磨损和纤维的脆性断裂为主。     

单晶空心叶片氧化硅基陶瓷型芯材料及性能研究

随着航空技术的发展,发动机涡轮前进口温度不断升高,现有的高温合金材料的承温能力已经达到极限,改变叶片的冷却结构、提高冷却效率成为发动机设计和制造者追求的目标,由于高效气冷叶片的内腔形状十分复杂,锻压、电化学加工等传统方法已经显得无能为力,只有采用熔模精密铸造技术才能解决这一难题,而这项技术关键在于陶瓷型芯的研究,氧化硅基陶瓷型芯承温能力能够满足定向、单晶空心叶片的浇注要求,且比氧化铝型芯更容易脱除.因此本文对氧化硅基陶瓷型芯材料及性能进行了深入的研究.实验以石英玻璃粉和氧化锆为原料,用热压注法成型,借助粒度分析设备研究原材料的粒度及分布对材料及性能的影响;利用差热分析和热失重分析,确定陶瓷型芯的排塑工艺及烧结制度;利用三点弯曲法测定型芯的力学性能;通过XRD、SEM等分析手段研究型芯的相组成和微观形貌.     

丙三醇对氧化铝陶瓷支撑体性能的影响

以α-Al_2O_3为骨料,羧甲基纤维素(CMC)为成孔剂,丙三醇为增塑剂和粘结剂,采用滚压成型和固态粒子烧结法制备单管式α-Al_2O_3陶瓷支撑体。通过热重分析(TG-DTG)、扫描电镜(SEM)和自制装置对成品进行表征。研究结果表明:丙三醇作为增塑剂和粘结剂,对支撑体的纯水通量、孔隙率、抗折强度及微观形貌等都有影响。当丙三醇的最佳添加量为3.0%(wt%)时,可制得孔隙率33.65%,纯水通量8192.52L/m~2·h·MPa,抗折强度78.86MPa的支撑体。     

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。     

空心叶片复杂硅基陶瓷型芯的粉料粒度

一、前言 随着气冷技术的发展,空心叶片内腔的形状日趋复杂,一般只能采用陶瓷型芯,因此,陶瓷型芯是铸造空心叶片的关键。目前陶瓷型芯应用最广的是石英玻璃基型芯,这类陶瓷型芯热膨胀系数小,热稳定性好,室温强度良好,且易脱芯。其缺点是在定向、单晶凝固时,陶瓷型芯处于1520～1600℃的高温下长达0.5～1h,时常产生严重变形甚至断裂,造成叶片内腔畸变或露芯。     

粉料粒度对定向空心叶片陶瓷型芯质量的影响

通过几种陶瓷型芯粉料粒度及其叶片浇成率的对比，力图弄清陶瓷型芯质量不稳定的原因，寻找提高叶片合格率的措施。文中对不同粉料粒度的型芯之烧结机理进行了讨论。     

断裂方式对氧化铝基复合陶瓷耐磨性的影响

通过磨粒磨损试验测定了氧化铝 陶瓷、氧化铝/碳化硅复合陶瓷和氧化铝/莫来石复合陶瓷的耐磨性. 利用透射电子显微镜(TEM)观察了样品的微观结构, 采用扫描电子显微镜(SEM)分析了样品的断口形貌和磨损表面的剥落情况. 研究了断裂方式对磨损表面剥落和耐磨性的影响. 结果表明: 氧化铝陶瓷的磨损主要由断裂磨损机制控制, 氧化铝/碳化硅复合陶瓷的磨损主要由塑性磨损机制控制, 氧化铝/莫来石复合陶瓷受这两种磨损机制共同作用. 相对于氧化铝陶瓷, 氧化铝/碳化硅复合陶瓷和氧化铝/莫来石复合陶瓷的耐磨性提高2～4倍, 这主 要是由于其断裂方式转变为以穿晶断裂为主, 减少了磨损面的脆性剥落.     

硅溶胶添加对氧化铝多孔陶瓷烧结性能的影响

以煅烧α-Al2 O3粉末为原料,硅溶胶为高温结合剂,羧甲基纤维素钠为成型黏结剂,通过混料、困料、模压成型、高温烧结等工序制备氧化铝多孔陶瓷,利用SEM和XRD对多孔陶瓷微观形貌和晶体结构进行测试,并对多孔陶瓷的线收缩率、体积密度、显气孔率和抗弯强度进行表征,系统地研究硅溶胶添加对氧化铝多孔陶瓷高温烧结特性的影响.结果表明:低温下硅溶胶的热解产物石英型SiO2将氧化铝颗粒黏结起来,形成物理黏结,能提高多孔陶瓷的力学性能;烧结温度达1500℃时,SiO2开始与氧化铝反应形成莫来石,莫来石结合相的生成使得氧化铝多孔陶瓷趋于致密,力学性能优异,抗弯强度可达(105.5±8.0)MPa;随烧结温度的升高莫来石生成量增多,导致氧化铝多孔陶瓷的体积膨胀,进而使得孔隙率增大,力学性能降低.烧结温度介于1400～1500℃之间时,可以得到微观结构合理、力学性能优异、孔隙率适中的氧化铝多孔陶瓷.     

单晶与多晶氧化铝陶瓷材料断裂性能与陶瓷基复合材料

有关多结晶氧化铝陶瓷的断裂力学性能,在国内外已有较深入的研究,但是关于单结晶透明氧化铝陶瓷的断裂力学研究目前尚未见有任何报导、对其断裂机理也尚在探讨。本课题为了开发单晶氧化铝陶瓷作为人工心脏瓣膜的生物医学工程研究,首先测定了两批共10件氧化铝单晶陶瓷材料的断裂韧性值,提出单晶陶瓷三维微裂纹扩展模式,在观察大量电子显微镜图片的基础上阐明陶瓷材料的微观断裂机理,进而提出增加陶瓷韧性之复合材料途径。