氧化硅基陶瓷型芯的粒度準備及強化工藝.pdf

1、氧化硅基陶瓷型芯主要用于形成空心渦輪葉片的復(fù)雜內(nèi)腔形狀,對其冷卻效果的改善、航空發(fā)動機推重比的提高具有非常重要的作用。它熱膨脹系數(shù)小、高溫性能良好、易于用堿液脫芯,在國內(nèi)外被廣泛應(yīng)用。研究表明,氧化硅基陶瓷型芯的粉料粒度及強化工藝直接影響其使用性能。
　　 本文采用熱壓注法制備氧化硅基陶瓷型芯,以硅酸乙酯水解液對其進行高溫強化,以聚酰胺、環(huán)氧樹脂和丙酮的混合溶液對其進行室溫強化。系統(tǒng)研究了型芯中微細粉含量的控制工藝,采用測定型芯

2、的室溫抗彎強度、燒成收縮、開氣孔率及高溫撓度等實驗方法及SEM、XRD等檢測手段研究了粉料粒度及強化工藝對型芯組織與性能的影響,實現(xiàn)了型芯粉料粒度的優(yōu)化,制定出了最佳強化工藝。主要結(jié)論如下:
　　 1.采用垂直沉降法控制型芯中微細粉(＜10μm)的含量,效果顯著。沉降工藝如下:以水為沉降液,體積為180L,沉降高度為50cm,一次添加粉料量為500g,沉降次數(shù)為4～5次。
　　 2.粉料粒度對型芯的組織與性能具有非常重要

3、的影響,隨著粉料粒度的增大,型芯的燒成強度降低,開氣孔率增大,燒成收縮減小。然而型芯開氣孔率的增大,有利于其室溫強化后抗彎強度的提高,開氣孔率越大,抗彎強度提高的越多,反之則越少。當基體粉料粒度為:10μm以下占19.95％,D50≈27μm,D9o≈65μm,最大粒徑不超過112μm時,型芯的綜合性能良好。
　　 3.向型芯中加入適量方石英,有利于降低型芯的燒成收縮和高溫撓度,從而改善型芯的高溫性能。但其加入量不宜過多,否則其

4、高低溫晶型轉(zhuǎn)變所引發(fā)的體積變化會在型芯中產(chǎn)生較多微裂紋,造成其燒成強度降低。
　　 4.高溫強化液的最佳濃度配比(體積分數(shù))為:硅酸乙酯90％,水5％,乙醇3.5％,鹽酸1.5％。隨著強化次數(shù)的增加,型芯的高溫撓度逐漸降低,開氣孔率及室溫抗彎強度也隨之大幅度下降,因此在進行高溫強化時,應(yīng)合理控制強化次數(shù),使型芯的室溫性能和高溫性能達到最優(yōu)化。型芯經(jīng)高溫強化后,高溫撓度可由3.43mm降至0.98mm,滿足使用要求。