硅基陶瓷型芯的制備及性能研究.pdf

1、隨著中國(guó)航空航天事業(yè)的快速發(fā)展，迫切需要研制自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。而陶瓷型芯作為空心復(fù)雜氣冷葉片生產(chǎn)中最重要的一環(huán)，其性能要求不斷提高。硅基陶瓷型芯具有機(jī)械強(qiáng)度高、抗激冷激熱性能好、熱膨脹系數(shù)低、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良和氣孔率高等優(yōu)點(diǎn)。但硅基陶瓷型芯的性能也受到諸多因素的影響，例如基體材料石英玻璃的粒度、添加劑的種類及含量、增塑劑的含量、燒結(jié)工藝等。
　　本文研究了陶瓷型芯原材料粒度、添加劑含量和燒結(jié)工藝對(duì)型芯機(jī)械性能、微觀形貌、物相

2、組成的影響，得出以下結(jié)論:
　　首先，合理的原材料粒度配比可以提高陶瓷型芯的綜合性能，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出:當(dāng)陶瓷型芯中石英玻璃顆粒的粗∶中∶細(xì)為3∶1∶3時(shí)陶瓷型芯的燒結(jié)收縮率為0.200％，氣孔率為24.58％，抗彎強(qiáng)度達(dá)到8.893MPa，撓度值為36.6mm，綜合性能最佳。
　　添加劑含量對(duì)陶瓷型芯性能有較大影響。當(dāng)添加劑含量從5％增加至15％時(shí)，型芯的綜合性能得到較大提升，抗彎強(qiáng)度達(dá)到9.16MPa。當(dāng)添加劑含量增

3、至30％時(shí)，型芯內(nèi)部顆粒及斷口產(chǎn)生裂紋，抗彎強(qiáng)度下降，氣孔率減小。
　　陶瓷型芯的抗彎強(qiáng)度隨終燒溫度的升高、保溫時(shí)間的增加呈先增后減的趨勢(shì)，結(jié)收縮率增大，氣孔率減小。通過(guò)優(yōu)化燒結(jié)工藝參數(shù)，發(fā)現(xiàn)終燒溫度為1150℃，保溫2h時(shí)，型芯的燒結(jié)收縮率為0.28％，氣孔率為27.70％，抗彎強(qiáng)度達(dá)到8.28MPa。增加二次燒結(jié)工藝后，抗彎強(qiáng)度提高至10.97MPa，燒結(jié)收縮率、氣孔率變化不明顯。
　　陶瓷型芯的形貌受到粒度配比、添加劑

4、含量和燒結(jié)工藝的共同影響。在一定范圍內(nèi)，減小原材料的平均粒徑、增加添加劑含量、提高燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間，型芯的斷口形貌更加平整、顆粒與孔洞分布更加均勻、孔徑減小。若添加劑含量過(guò)多，燒結(jié)溫度過(guò)大、保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)都會(huì)導(dǎo)致型芯表面和內(nèi)部顆粒開裂，影響綜合性能。
　　方石英的生成量主要受到添加劑含量和燒結(jié)工藝的影響。方石英生成量隨著添加劑含量的增加、終燒溫度的提高、保溫時(shí)間的增加而增加。方石英相的生成可以減小燒結(jié)收縮率，增加抗彎強(qiáng)度。方石英含