高強低吸濕鋁合金用水溶性型芯的研究.pdf

1、汽車工業(yè)及航天航空工業(yè)的迅猛發(fā)展催生了市場對帶有復雜內腔及彎曲孔道鋁合金鑄件的需求，致使具有高強度的樹脂砂芯被大量應用于此類鑄件的生產，造成了嚴重的環(huán)境污染；且樹脂砂芯的潰散性較差、發(fā)氣量偏大。水溶性型芯能夠很好地解決這類問題，但其低強度和高吸濕率制約了其在生產中的應用。為此，本文在綜述現(xiàn)有鋁合金水溶性型芯優(yōu)缺點的基礎上，提出了制備鋁合金用無機鹽粘結劑耐火材料芯，系統(tǒng)研究了影響該水溶性型芯強度的因素和提高該型芯的強度及抗吸濕性能的方法及

2、機理，獲得了高強低吸濕的鋁合金用型芯砂配方及制備工藝。
　　 本文的主要內容如下：
　　 1)研究了無機鹽種類、原砂種類以及加熱溫度、加熱時間等對型芯抗拉強度的影響；通過正交試驗獲得了優(yōu)化的型芯砂基礎配方及制芯工藝，其抗拉強度約0.5MPa。
　　 2)對比了不同增強物質對1型芯的增強效果，獲得了高強型芯配方。實驗結果表明：高嶺土、晶須及硅藻土均能顯著提高型芯的強度，增強后型芯的抗拉強度度超過1.5MPa，相對于

3、基礎配方型芯的抗拉強度提高了2倍；采用復合增強后，型芯的抗拉強度可達2.5MPa，相對于基礎配方型芯的抗拉強度提高了4倍。
　　 3)分析了基礎配方的粘結機理及增強配方的增強機理。在制芯過程中，包覆在砂粒表面的無機鹽溶液會在砂粒表面逐漸結晶析出形成粘結橋，從而使型芯砂建立起強度；增強物質加入后改變了無機鹽的結晶形態(tài)，由未增強型芯砂中的片狀、塊狀或針狀結構變?yōu)橹旅芷交慕Y構，從而使型芯砂的強度得到了大幅度的提高。
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4、)確定了以吸濕率為主以表面硬度及抗拉強度為輔的評價型芯抗吸濕能力的指標，并獲得了型芯在一定濕度及溫度下的吸濕特性方程。
　　 5)探討了沉淀法在提高型芯抗吸濕性能中的效果。其結果表明：以溶有氯化鈣的酒精溶液處理型芯的抗吸濕性能得到顯著提高。這是因為：一方面沉淀反應中反應產物的抗吸濕性能優(yōu)于反應物的抗吸濕性能，另外一方面沉淀法處理型芯能屏蔽原有型芯砂粒表面無機鹽粘結機的多孔表面。在RH=75～85％、T=20～25℃的環(huán)境下，沉淀

5、法處理的型芯砂在4h內的強度損失率為15％，是未處理型芯砂強度損失率的30％。
　　 6)獲得了高強低吸濕鋁合金用水溶性型芯砂配方，并分析了其水溶潰散機理。實驗結果表明：該高強低吸濕配方制得的型芯砂抗拉強度達2.5Mpa，發(fā)氣量僅6.2mL/g，且水溶潰散性能良好，抗吸濕性能提高了一倍；盡管碳酸鉀與硅砂在600～800℃下會發(fā)生燒結，但由于燒結反應發(fā)生在硅砂與碳酸鉀的界面上且燒結反應進行得不充分，因此未添加增強物質的型芯因型芯的