氧化锆/石墨复合型芯的制备及固态金属颗粒冷却能力的研究

论文摘要

本文研究了以硅溶胶为粘结剂，氧化锆为耐火材料来制备氧化锆／石墨复合型芯的制备工艺；并分析了金属颗粒作为冷却剂在金属凝固过程中应用的可行性、金属颗粒的冷却能力以及金属颗粒作为辅助冷却剂在定向凝固的液态金属冷却法中的应用，得出以下结论：（1）以硅溶胶为粘结剂，氧化锆为耐火材料来配制涂料，采用刷涂石墨型芯的方法来制备的氧化锆／石墨复合型芯经800℃和1000℃实际浇铸实验，结果证明型芯的强度足够满足实际浇铸要求。（2）型芯制备的工艺为：氧化锆涂料的粉液比1：3.0～3.5，粘度控制为13～20×10-6m2／s，密度2.0～2.5g／cm3；涂层层间干燥参数温度22～25℃，湿度45％～60％；型芯的最佳焙烧工艺为焙烧温度1000℃，保温时间2小时。（3）在金属凝固过程中用固态金属颗粒作为冷却剂能加快金属的冷却速度，用固态金属颗粒作为冷却剂是可行的。（4）熔点低的金属颗粒作为冷却剂的冷却效果优于高熔点的金属颗粒；在加入的冷却剂完全熔化的条件下，加入的金属颗粒越多，金属的冷却速度越快，冷却效果越明显。（5）金属颗粒作为辅助冷却剂应用于液态金属冷却法中，不但能加快金属的冷却速度，而且能有效地降低液态金属冷却剂的温度，从而增加液态金属冷却剂的作用时间；而且加入的颗粒越多，金属的冷却速度越快，液态金属冷却剂上升的温度越小，冷却剂的作用时间越长。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 熔模铸造技术的发展概况与技术现状
• 1.2.1 熔模铸造技术的发展概况
• 1.2.2 熔模铸造技术的技术现状
• 1.2.3 新型精密铸造工艺方法
• 1.2.4 熔模铸造的发展趋势及对策
• 1.3 定向凝固原理
• 1.3.1 获得定向凝固组织的途径
• 1.3.2 定向凝固理论研究现状
• 1.3.3 定向凝固技术研究现状
• 1.3.4 几种新型的定向凝固技术
• 1.3.5 定向凝固技术的发展趋势
• 1.4 本课题的研究内容和目的
• 1.4.1 本课题的研究内容
• 1.4.2 本课题的研究目的与意义
• 2. 实验内容及方法
• 2.1 氧化锆/石墨复合型芯的制备
• 2.1.1 实验主要原材料
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 氧化锆涂层性能测试方法
• 2.2 金属颗粒冷却能力的研究
• 2.2.1 实验原材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 金属颗粒作为辅助冷却剂在液态金属冷却法中的应用研究
• 2.3.1 实验原材料
• 2.3.2 实验方法
• 3. 氧化锆/石墨复合型芯的制备
• 3.1 硅溶胶的选择
• 3.1.1 硅溶胶及其性能影响因素
• 3.1.2 硅溶胶的特性及品类选择
• 3.2 耐火材料的选择
• 3.3 氧化锆涂层试样的制备
• 3.3.1 氧化锆涂料的配比
• 3.3.2 氧化锆涂层试样的制备过程
• 3.4 氧化锆涂层的性能测试
• 3.4.1 抗弯强度性能测试
• 3.4.2 高温焙烧后抗压强度与高温烧成收缩率的测试
• 3.5 焙烧工艺对氧化锆涂层性能的影响
• 3.5.1 焙烧温度对氧化锆涂层性能的影响
• 3.5.2 保温时间对涂层性能的影响
• 3.5.3 结果分析
• 3.6 氧化锆/石墨复合型芯的制备
• 3.6.1 氧化锆/石墨复合型芯的制备工艺
• 3.6.2 实际浇铸实验
• 3.7 本章小结
• 4. 金属颗粒冷却能力的研究
• 4.1 作为冷却剂的金属颗粒的选择
• 4.2 在炉冷条件下金属颗粒冷却能力的分析
• 4.2.1 实验工艺参数
• 4.2.2 实验工艺流程
• 4.2.3 实验结果与分析
• 4.3 在空冷冷条件下，金属颗粒冷却能力分析
• 4.3.1 实验工艺参数
• 4.3.2 实验工艺流程
• 4.3.3 实验结果与分析
• 4.4 金属颗粒的加入量对冷却能力的影响
• 4.4.1 炉冷条件下，锡颗粒的加入量对颗粒冷却能力的影响
• 4.4.2 空冷条件下，锡颗粒的加入量对颗粒冷却能力的影响
• 4.5 本章小结
• 5. 锡颗粒作为辅助冷却剂在液态冷却法中的应用
• 5.1 主、辅冷却剂的选择
• 5.2 主冷却剂的加入量对冷却速度的影响
• 5.2.1 工艺参数
• 5.2.2 工艺流程
• 5.2.4 实验结果与分析
• 5.2.5 实验换热效率的计算
• 5.3 辅助冷却剂锡颗粒可行性及应用效果的分析
• 5.3.1 工艺参数
• 5.3.2 实验流程
• 5.3.4 实验结果分析
• 5.3.5 实验理论分析与计算
• 5.4 辅助冷却剂锡颗粒的加入量对冷却速度的影响
• 5.4.1 工艺参数
• 5.4.2 工艺流程
• 5.4.3 实验结果与分析
• 5.4.4 实验理论分析与计算
• 5.5 本章小结
• 6. 结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者在硕士期间撰写和发表的论文