硅基陶瓷型芯的制備及其在鎳基合金空心葉片澆注中的應(yīng)用.pdf

1、本論文以航空發(fā)動機鎳基高溫合金單晶空心葉片為應(yīng)用對象,采用熱壓注成型工藝研制和開發(fā)了具有機械強度高、抗熱沖擊性能優(yōu)良、與改進(jìn)型CMSX-6高溫合金熔體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的硅基陶瓷型芯。
　　在型芯的制備過程中,按照異直徑球填充模型優(yōu)化基體粉料的粒度級配;研究了溫度、表面活性劑濃度等因素對陶瓷漿料流變性的影響,并對不同條件下漿料的流變曲線進(jìn)行了擬合,得到了與其匹配性良好的本構(gòu)方程。在此基礎(chǔ)上,按照優(yōu)化的粉體級配方法及漿料流變最佳條件,進(jìn)

2、行了硅基型芯的制備,并對其力學(xué)性能、熱物理性能、孔洞結(jié)構(gòu)及物相、微觀形貌進(jìn)行了表征和分析。完成了型芯與型殼的組配,并利用自制的硅基型芯通過改進(jìn)型CMSX-6高溫合金空心葉片的鑄造試驗,系統(tǒng)考察了陶瓷芯、殼與高溫合金性能的匹配性及在單晶葉片鑄造過程中的適應(yīng)性,找到和解決了單晶葉片鑄造過程中型芯與型殼材料工藝的基本規(guī)律和問題。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　(1)對于硅基陶瓷型芯,粒度滿足異直徑球填充模型的原料有助于提高填充致密性

3、,保證型芯的高、低溫強度;石英玻璃粉粒度分布應(yīng)呈雙峰或多峰分布。
　　(2)溫度、表面活性劑濃度對蠟基陶瓷漿料的流變性有重要影響,溫度及表面添加劑含量過高或過低,均會對陶瓷漿料的流變性能產(chǎn)生不利影響,本論文確定的最佳壓注溫度為120℃,表面活性劑油酸的最佳添加量為0.4wt％。蠟基陶瓷漿料屬于非牛頓流體,不同溫度、濃度下陶瓷漿料不一定滿足同一流變本構(gòu)方程,且蠟基漿料發(fā)生剪切稀化行為。
　　(3)在1200℃下初次焙燒后的陶瓷

4、型芯主要晶相為β-方石英,同時仍存在明顯的無定形石英玻璃相。經(jīng)1550℃高溫處理后,無定形玻璃相全部轉(zhuǎn)變?yōu)榉绞⑾?且型芯燒結(jié)程度提高,骨架致密度增大,孔結(jié)構(gòu)更加分明,表面及內(nèi)部裂紋的數(shù)量、長度均增大,殘余強度降低,利于型芯的脫除;室溫至1400℃之間,硅基陶瓷型芯的線膨脹系數(shù)隨溫度的升高而減小,在1170℃-1350℃之間其線膨脹系數(shù)下降趨勢驟然加劇;1350℃之后,型芯的線膨脹系數(shù)呈上升趨勢。
　　(4)硅基陶瓷型芯與型殼采用