高強(qiáng)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(fù)雜內(nèi)腔及彎曲孔道鋁合金鑄件的需求，致使具有高強(qiáng)度的樹脂砂芯被大量應(yīng)用于此類鑄件的生產(chǎn)，造成了嚴(yán)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(qiáng)度和高吸濕率制約了其在生產(chǎn)中的應(yīng)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(chǔ)上，提出了制備鋁合金用無機(jī)鹽粘結(jié)劑耐火材料芯，系統(tǒng)研究了影響該水溶性型芯強(qiáng)度的因素和提高該型芯的強(qiáng)度及抗吸濕性能的方法及

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

3、基礎(chǔ)配方型芯的抗拉強(qiáng)度提高了2倍；采用復(fù)合增強(qiáng)后，型芯的抗拉強(qiáng)度可達(dá)2.5MPa，相對于基礎(chǔ)配方型芯的抗拉強(qiáng)度提高了4倍。
　　 3)分析了基礎(chǔ)配方的粘結(jié)機(jī)理及增強(qiáng)配方的增強(qiáng)機(jī)理。在制芯過程中，包覆在砂粒表面的無機(jī)鹽溶液會在砂粒表面逐漸結(jié)晶析出形成粘結(jié)橋，從而使型芯砂建立起強(qiáng)度；增強(qiáng)物質(zhì)加入后改變了無機(jī)鹽的結(jié)晶形態(tài)，由未增強(qiáng)型芯砂中的片狀、塊狀或針狀結(jié)構(gòu)變?yōu)橹旅芷交慕Y(jié)構(gòu)，從而使型芯砂的強(qiáng)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(qiáng)度為輔的評價型芯抗吸濕能力的指標(biāo)，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(jié)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(yīng)中反應(yīng)產(chǎn)物的抗吸濕性能優(yōu)于反應(yīng)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(jī)鹽粘結(jié)機(jī)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(nèi)的強(qiáng)度損失率為15％，是未處理型芯砂強(qiáng)度損失率的30％。
　　 6)獲得了高強(qiáng)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(jī)理。實驗結(jié)果表明：該高強(qiáng)低吸濕配方制得的型芯砂抗拉強(qiáng)度達(dá)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(jié)，但由于燒結(jié)反應(yīng)發(fā)生在硅砂與碳酸鉀的界面上且燒結(jié)反應(yīng)進(jìn)行得不充分，因此未添加增強(qiáng)物質(zhì)的型芯因型芯的