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高温合金叶片铸造用氧化铝陶瓷型芯充型性能的研究

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高温合金叶片铸造用氧化铝陶瓷型芯充型性能的研究

作者：杨冬野哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

用于生产高温合金叶片的氧化铝陶瓷型芯化学稳定、抗蠕变性能好,可保证内腔结构复杂的定向柱晶和单晶空心叶片的尺寸精度和合格率,并能降低叶片的制造成本,但是在实际生产中氧化铝陶瓷型芯浆料充型存在很大问题,限制了氧化铝陶瓷型芯的... 详细信息

用于生产高温合金叶片的氧化铝陶瓷型芯化学稳定、抗蠕变性能好,可保证内腔结构复杂的定向柱晶和单晶空心叶片的尺寸精度和合格率,并能降低叶片的制造成本,但是在实际生产中氧化铝陶瓷型芯浆料充型存在很大问题,限制了氧化铝陶瓷型芯的应用。本文对氧化铝陶瓷型芯浆料流变性能的研究,发现氧化铝陶瓷型芯的浆料有一定的沉降过程,并具有触变性,浆料粘度随温度的变化主要是由浆料中石蜡的流动性决定的,在较高温度时,浆料的粘度变化不大,但当温度下降时,浆料的粘度大幅度上升;氧化铝陶瓷浆料在低剪切速率下,型芯浆料呈剪薄型,而在高剪切速率下,型芯浆料呈剪厚型。为了研究不同因素对浆料充型性能的影响,设计评测氧化铝陶瓷型芯浆料的模具,通过流变性的研究,选择合适的浆料温度、模具温度及充型压力参数,进行正交实验,结果表明充型压力是浆料充型时最大的影响因素,模具温度的影响最小。对陶瓷型芯粉体的颗粒进行了粒度分析,颗粒由不同大小的颗粒组成,烧结后型芯中的大颗粒形成高温骨架,细颗粒填充在粗颗粒的空隙中,加固高温骨架,具有很好的烧结强度,烧结之后具有较高的孔隙率,有利于脱芯。陶瓷型芯在高温时的热膨胀率及热膨胀系数都很小,型芯有很好的高温尺寸稳定性。氧化铝相和二氧化硅相变化很小。

关键词：氧化铝陶瓷型芯流变性充型性能正交实验

镍基合金叶片铸造用氧化铝陶瓷型芯性能的研究

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镍基合金叶片铸造用氧化铝陶瓷型芯性能的研究

作者：范蕙萍哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着航空发动机叶片冷却技术的发展,铸造用陶瓷型芯的重要性日益突出。陶瓷型芯的性能直接影响着空心涡轮叶片的生产。用于生产高温合金叶片的氧化铝陶瓷型芯化学稳定、抗蠕变性能好,可保证内腔结构复杂的定向柱晶和单晶空心叶片的尺寸... 详细信息

随着航空发动机叶片冷却技术的发展,铸造用陶瓷型芯的重要性日益突出。陶瓷型芯的性能直接影响着空心涡轮叶片的生产。用于生产高温合金叶片的氧化铝陶瓷型芯化学稳定、抗蠕变性能好,可保证内腔结构复杂的定向柱晶和单晶空心叶片的尺寸精度和合格率,并能降低叶片的制造成本。本文对增塑剂组成、脱蜡制度、烧结制度、矿物添加剂等参数对陶瓷型芯性能的影响进行了研究。通过研究发现:配制型芯混合料时,掺有聚乙烯的浆料均匀性较好,粘性增加,不易出现离析、分层现象,充型性能好。脱蜡及烧结保温时间对型芯的性能如尺寸收缩、室温抗弯强度等有一定的影响。适当延长脱蜡时间可以降低型芯在焙烧前后的尺寸收缩;适当延长烧结保温时间,可以提高常温抗弯强度、降低高温挠度。根据实验结果联系实际生产,终烧温度控制在1350℃。氧化镁和氧化钇等矿物添加剂在不提高烧结温度、孔隙率变化不大的情况下,显著提高型芯的烧结程度。因而掺加氧化镁和氧化钇可以明显提高型芯的室温抗弯强度,但对型芯的高温挠度没有明显的影响。在1350℃的烧结温度下,氧化锆的掺入使得型芯的尺寸收缩减小、孔隙率增加,室温抗弯强度降低,且室温抗弯强度随着焙烧时间的延长而减小,但软化点温度提高,型芯的高温挠度明显减少;而在1450℃的温度下烧结在不影响孔隙率的前提下,可以明显改善型芯的尺寸收缩、和室温抗弯强度。本试验有效地改善了原有陶瓷型芯强度低、高温变形大等诸多性能缺陷,对进一步提高型芯性能有一定的参考价值。

关键词：氧化铝陶瓷型芯矿物添加剂室温抗弯强度高温挠度

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燃汽轮机叶片用氧化铝陶瓷型芯性能的研究

机械工程师 2010年第4期 154-155页

作者：苏景阳陈啸哈尔滨新鑫精密金属制造有限公司哈尔滨150300 哈尔滨汽轮厂有限责任公司哈尔滨150046

通过测定和对比按4种不同成分配比的氧化铝陶瓷型芯试样的性能,发现基体材料仅为刚玉粉的型芯的综合性能最好,但其室温抗弯强度和高温变形能力仍不满足涡轮叶片用型芯的要求,因此在实验后期对其进行了特定的强化处理,并对未强化和经过... 详细信息

通过测定和对比按4种不同成分配比的氧化铝陶瓷型芯试样的性能,发现基体材料仅为刚玉粉的型芯的综合性能最好,但其室温抗弯强度和高温变形能力仍不满足涡轮叶片用型芯的要求,因此在实验后期对其进行了特定的强化处理,并对未强化和经过强化处理后的试样进行性能对比。结果表明,经过强化处理后的型芯的室温抗弯强度和高温抗变形能力有了显著提高。

关键词：氧化铝陶瓷型芯高温抗变形能力室温抗弯强度强化处理

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硅树脂添加量对氧化铝基陶瓷型芯性能的影响

稀有金属材料与工程 2020年第2期49卷 515-519页

作者：杨治刚赵志佳余建波任忠鸣石家庄铁道大学河北石家庄050043 上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200072

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... 详细信息

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。

关键词：氧化铝陶瓷型芯硅树脂线性收缩率无压烧结

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氧化铝基陶瓷型芯的脱芯工艺研究

铸造 2005年第8期54卷 758-760页

作者：王宝生成来飞张立同徐永东西北工业大学超高温复合材料国防科技重点实验室陕西西安710072

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。

关键词：氧化铝陶瓷型芯脱芯工艺

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氧化铝基陶瓷型芯的脱芯设备与工艺

氧化铝基陶瓷型芯的脱芯设备与工艺

作者：王宝生西北工业大学

学位级别：硕士

随着航空发动机推重比的逐渐提高,硅基陶芯已经不能适应高级单晶和共晶叶片的浇铸条件,而氧化铝陶瓷型芯的冶金化学稳定性高、抗蠕变性能好,可保证内腔结构复杂叶片的尺寸精度、合格率并降低叶片制造成本,因此很适合高级单晶和共晶浇铸... 详细信息

随着航空发动机推重比的逐渐提高,硅基陶芯已经不能适应高级单晶和共晶叶片的浇铸条件,而氧化铝陶瓷型芯的冶金化学稳定性高、抗蠕变性能好,可保证内腔结构复杂叶片的尺寸精度、合格率并降低叶片制造成本,因此很适合高级单晶和共晶浇铸条件使用。但是型芯需要完全脱除才能保证叶片的气冷效果,而目前氧化铝陶瓷型芯的脱除速度还不能满足工业生产的需要。因此,提高脱芯速度是氧化铝陶瓷型芯应用的关键。本文研究了常压和压力两种氧化铝陶芯脱芯方法及其影响因素。主要研究内容与研究结果如下: (1) 研制了一套压力脱芯设备,包括熔融碱反应脱芯装置和沸水溶芯装置两部分,通过压力脱芯试验证实它能够达到脱芯工艺的要求。 (2) 研究了氧化铝陶芯的组成与微结构对脱芯性能的影响,发现活性添加剂的量应控制在13%才能同时保证铸件内腔的尺寸精度和脱芯性能;型芯的孔隙率应控制在35%以上才能保证常压下易于脱除;球混型芯要比手混型芯的脱芯性更好。 (5) 研究了氧化铝陶芯的脱芯工艺参数对脱芯性能的影响,发现脱芯正压力应该大于3atm才能起作用,负压力脱芯效果更明显;一次性碱煮时间应不大于4小时,同时施加较大的压力或抽真空。

关键词：氧化铝陶瓷型芯脱芯设备脱芯工艺

分层厚度和CuO-TiO_(2)含量对黏结剂喷射成形Al_(2)O_(3)陶瓷型芯性能的影响

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硅酸盐学报 2024年第9期52卷 2925-2933页

作者：赵巍常佳俊魏青松吴甲民叶春生华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术全国重点实验室武汉430074

Al_(2)O_(3)陶瓷因其良好的耐高温性和化学稳定性,常被用作涡轮叶片铸造成形的型芯材料,但低温烧结的力学性能难以满足型芯零件的应用标准。为了解决该问题,本工作提出一种黏结剂喷射成形过程中以CuO-TiO_(2)作为液-固相烧结助剂实现Al_... 详细信息

Al_(2)O_(3)陶瓷因其良好的耐高温性和化学稳定性,常被用作涡轮叶片铸造成形的型芯材料,但低温烧结的力学性能难以满足型芯零件的应用标准。为了解决该问题,本工作提出一种黏结剂喷射成形过程中以CuO-TiO_(2)作为液-固相烧结助剂实现Al_(2)O_(3)陶瓷型芯的低温力学性能的提升。详细探究了CuO-TiO_(2)含量(0~10%,质量分数)和分层厚度(60~100μm)对Al_(2)O_(3)陶瓷孔隙率、尺寸收缩率和力学性能的影响规律。结果表明,添加CuO-TiO_(2)既可以部分填充颗粒孔隙,又可以与Al_(2)O_(3)反应来提高坯体的综合性能。此外,低分层厚度(如60μm)有利于获得较优的性能。1500℃保温2 h烧结后各成分烧结体对应的相对密度较优值分别为30.64%±1.01%,55.33%±2.49%,53.68%±0.99%,54.31%±0.74%和55.50%±1.95%,对应的孔隙率由64.94%±1.2%逐渐下降到41.85%±1.82%。此时,纯Al_(2)O_(3)陶瓷X-Z轴尺寸收缩率均小于4%,而含CuO-TiO_(2)的坯体X-Z轴尺寸收缩率最大值分别小于17%,19%和17%。抗弯和压缩强度随着CuO-TiO_(2)含量增加先增加后减小,5.0%坯体获得最佳值分别为(29.4±1.57)MPa和(61.82±1.73)MPa,这与显微结构中气孔分布和Cu-Al-O系物相生成量有一定关系。

关键词：氧化铝陶瓷型芯液-固相烧结助剂分层厚度孔隙率力学性能