硅基陶瓷型芯的制造工艺研究进展.pdf

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1、第4期NO.42016年12月DONGFANGTURBINEDec.2016DOI:10.13808/j.cnki.issn1674-9987.2016.04.012硅基陶瓷型芯的制造工艺研究进展伍林，何建，曾洪，杨功显（东方汽轮机有限公司长寿命高温材料国家重点实验室，四川德阳，618000）摘要：硅基陶瓷型芯是精铸行业应用最广泛的陶瓷型芯。文章重点阐述了影响硅基陶瓷型芯性能的主要因素：粉料成分、粉料粒度分布、粉料与增塑剂比例和烧结工艺，并介绍了这些因素的相关研究进展。关键词：硅基陶瓷型芯，方石英，粒度，烧结中图分类号：TG221文献标识码

2、：A文章编号：1674-9987（2016）04-0054-06ResearchProgressofManufacturingProcessonSilica-basedCeramicCoreWuLin,HeJian，ZengHong，YangGongxian（StateKeyLaboratoryofLong-lifeHighTemperatureMaterials,DongfangTurbineCo.,Ltd.,DeyangSichuan,618000）Abstract:Silica-basedceramiccoreisthemostwid

3、elyappliedceramiccoreintheinvestmentcastingfield.Themainfactorsthataf⁃fectthepropertyofthesilica-basedceramiccorearedescribed,includingthecomponentsandtheparticlesizedistributionofthece⁃ramicpowder,theratiooftheceramicpowderandthesinteringprocess.Andtherelatedresearchprogr

4、essesofthesefactorsareintro⁃duced.Keywords:silica-basedceramiccore,cristobalite,particlesize,sintering的高温部件中。1前言陶瓷型芯由特制的高温耐火材料制成。在这些材料中，通常将用料最多的称为基体材料，为陶瓷型芯是在高温合金的精密铸造过程中，了提高烧结而加入的材料称为矿化剂。常用的基为了在铸件内部形成精度要求高、机械加工难以体材料有石英、刚玉、氧化镁等，矿化剂主要有完成的复杂空腔而在浇铸前置入的一种高温填充硅酸锆、莫来石、氧化钇等。陶瓷型芯的

5、制造过物，待铸件铸成后去除即可形成空腔。目前，陶程如下：将按比例配制的粉料（基体材料和矿化瓷型芯主要应用于航空发动机和重型燃机等领域剂等，约占陶瓷浆料的80%~85%）加入融化的增作者简介：伍林（1985-），男，四川广元人，硕士，毕业于西北工业大学材料学专业，现主要从事重型燃机高温合金叶片用陶瓷型芯的开发工作。·54·第4期NO.42016年12月DONGFANGTURBINEDec.2016塑剂（石蜡、聚乙烯等的混合物，约占陶瓷浆料烧结后，方石英的含量由多方面因素影响，的15%~20%）中，制得陶瓷浆料，经热塑性压注粉料的成分是其中的关

6、键因素之一。矿化剂与基成型得到陶瓷素坯，将素坯埋入工业氧化铝粉体会生成低共熔点的化合物，这就使得陶瓷型芯3+中，经高温烧结制得陶瓷型芯。为了提高陶瓷型在高温下会形成液相而软化。Al的存在，可抑制芯的使用性能，通常还需将烧结得到的陶瓷型芯石英玻璃的析晶反应，从而造成陶芯在浇铸前不在配制好的化学试剂中进行强化处理。能形成可以抵抗由于石英玻璃黏性流动而产生高根据基体材料的不同，可将陶瓷型芯分为硅温蠕变的方石英晶体，导致陶瓷型芯容易产生高[2]基陶瓷型芯、铝基陶瓷型芯和镁基陶瓷型芯等。温变形。王毅强的研究结果表明，以氧化铝等为目前，硅基型芯由于高温

7、性能良好且稳定，其制矿化剂的硅基陶瓷型芯，烧成后室温强度为8.2造、应用技术最为成熟和普遍。英、美等国早在MPa，满足压蜡要求，但高温性能差，在1250℃20世纪80年代就研发出了硅基陶瓷型芯，并逐渐时仅有4.99MPa，且高温挠度大，这就很容易造在精铸行业得到了广泛的应用，尤其是在航空领成浇铸时型芯断裂、铸件内腔变形甚至露芯等缺域开始了专业化的规模生产。我国从20世纪80年陷。代初开始，以北京航空材料研究院为主的多家研为了提高硅基陶芯的抗高温变形性能，可用究单位先后成功研制了以XD系列为代表的多种硅锆英石等为矿化剂。锆英石熔点高（2500

8、℃），4+基陶瓷型芯，并得到了应用。可在高温下抑制石英玻璃的黏性流动，且Zr对石英玻璃的反玻璃化作用较弱，使得硅基陶芯在浇2影响硅基陶瓷型芯性能的因素铸前可迅速形成足量的方石英，