论文摘要
随着熔模铸件品种的日趋多样化，陶瓷型芯的使用量逐渐增加，对其性能要求也不断提高。但是，目前现有的陶瓷型芯性能较差，致使熔模铸件生产滞后。因此，提高陶瓷型芯的综合性能是熔模铸件生产的关键。目前，常用的陶瓷型芯主要有氧化硅和氧化铝两大系列。氧化硅陶瓷型芯高温活性大，在陶瓷与金属的界面上易产生气孔和粘砂；氧化铝型芯则难以从铸件中脱出。Al2O3／SiO2复合陶瓷型芯具有耐高温、抗热腐蚀、高强度等优良性能，很大程度上克服了氧化铝、氧化硅等陶瓷型芯强度低、高温变形大及脱芯困难等缺点。本文研究了陶瓷型芯原料配方组成、成型、干燥工艺和烧成制度等对型芯性能的影响，制备了综合性能优良的Al2O3／SiO2陶瓷型芯，得出以下结论：1、通过原料矿物组成及化学成分对型芯性能的影响研究认为：制备Al2O3／SiO2陶瓷型芯的原料最佳配比为莫来石：蓝晶石：α-Al2O3粉：石英粉=14：4：2：1。2、不同粘结剂对样品性能有较大的影响，CMC是采用挤出成型工艺制备Al2O3／SiO2陶瓷型芯合适的粘结剂。采用CMC作为粘结剂时，型芯吸水率、显气孔率、体积密度及抗弯强度等性能可以满足应用要求。3、通过不同烧成温度下烧成试样性能的研究发现，烧成温度为1500℃时型芯试样的性能最佳。此时，型芯的吸水率达到20．9％、显气孔率达到36％、体积密度达到1．96g/cm3、弯曲强度达到28．2MPa。本实验制备Al2O3／SiO2陶瓷型芯的烧成制度为：室温经120分钟升至300℃，经90分钟升至600℃保温60分钟，再经90分钟升至1200℃保温60分钟，经90分钟升至1500℃保温30分钟。4、烧成试样的X射线衍射分析结果说明，随着烧成温度的升高，试样中Al2O3相、SiO2相和蓝晶石相逐渐消失，1500℃烧成时只存在莫来石相；试样断口的扫描电镜分析说明，1500℃烧成试样的气孔率比较小，颗粒尖角圆钝，粘接紧密，且粒度搭配较合理，大颗粒与小颗粒相互交错。5、Al2O3／SiO2陶瓷型芯应用的研究结果说明，Al2O3／SiO2陶瓷型芯适合后置安装使用，且与型壳结合牢固。使用此型芯浇铸的铸件，尺寸精确、表面光洁、质量良好。由于其超过30％的气孔率，可直接利用机械方法脱出，无需使用化学处理，工序简单。该型芯可经加工成不同系列的产品，经大规模投产应用，年产量可达到200-300万个。