镍基合金叶片铸造用氧化铝陶瓷型芯性能的研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 陶瓷型芯的基本要求、分类与制备
• 1.2.1 陶瓷型芯的基本要求
• 1.2.2 陶瓷型芯的基本分类
• 1.2.3 制备方法
• 1.3 氧化铝陶瓷型芯的研究和生产现状
• 1.4 选题依据与研究目标
• 1.5 研究内容
• 第2章 实验材料和研究方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 基体材料
• 2.1.2 增塑剂
• 2.1.3 添加剂
• 2.2 制备过程
• 2.2.1 配料
• 2.2.2 充填模具
• 2.2.3 压注
• 2.2.4 造型
• 2.2.5 焙烧
• 2.3 实验设备
• 2.4 性能测试及设备
• 2.4.1 室温和高温抗弯强度
• 2.4.2 高温挠度
• 2.4.3 开气孔率
• 2.4.4 烧结尺寸收缩率
• 2.5 材料分析
• 2.5.1 粒度分析
• 2.5.2 物相分析
• 2.5.3 显微结构观察
• 2.5.4 热膨胀性能
• 第3章 陶瓷型芯充型性能的研究
• 3.1 前言
• 3.2 增塑剂的选用
• 3.3 压注工艺的确定
• 3.3.1 充型模具的设计
• 3.3.2 充型温度的确定
• 3.3.3 充型压力的确定
• 3.4 本章小结
• 第4章 陶瓷型芯性能的研究
• 4.1 前言
• 4.1.1 尺寸收缩与质量损失
• 4.1.2 孔隙率
• 4.1.3 室温抗弯强度
• 4.1.4 热膨胀分析
• 4.1.5 高温挠度
• 4.2 本章小结
• 第5章 添加剂对陶瓷型芯性能的影响
• 5.1 前言
• 5.2 添加剂种类对陶瓷型芯性能的影响
• 1成分陶瓷型芯的性能'>5.2.1 A₁成分陶瓷型芯的性能
• 2成分陶瓷型芯的性能'>5.2.2 A₂成分陶瓷型芯的性能
• 3成分陶瓷型芯的性能'>5.2.3 A₃成分陶瓷型芯的性能
• 4成分陶瓷型芯的性能'>5.2.4 A₄成分陶瓷型芯的性能
• 5.3 添加剂用量对陶瓷型芯性能的影响
• 5.3.1 MgO对陶瓷型芯性能影响分析
• 2O₃对陶瓷型芯性能影响分析'>5.3.2 Y₂O₃对陶瓷型芯性能影响分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢