锆英粉型壳与DD6单晶合金的界面反应

采用扫描电镜、能谱分析等手段研究了DD6单晶合金与锆英粉型壳的界面反应。结果表明,DD6高温合金与锆英粉型壳的界面反应产物为Al_2O_3、HfO_2、Nb/Ta氧化物和单质Si。由于锆英粉的主成分ZrSiO_4高温易分解,界面反应有局部加剧的趋势,反应产物粘附在型壳表面,导致界面处型壳侧生成5~8μm厚的Al_2O_3层,合金表面出现缺陷坑。通过分析"Al元素氧化-ZrSiO_4分解-低熔点富Si液相形成-Al_2O_3颗粒析出"的反应过程,建立了"反应坑"型的界面反应模型。     

空心叶片铸造用陶瓷型芯的3D打印及性能调控研究进展

陶瓷型芯在航空发动机空心涡轮叶片的熔模铸造中起到关键作用。3D打印技术作为新一代的成型技术,具有无需模具、制造周期短、精度高等优点,正在逐渐替代传统的陶瓷型芯制备工艺。本文总结了光固化技术、选择性激光烧结、直写成型技术和分层挤出成型等目前在陶瓷型芯领域使用较多的3D打印技术,针对3D打印陶瓷型芯打印精度低、力学性能与气孔率适配性差、结构性能各向异性等局限性探讨了性能优化研究现状,并对该领域的发展进行了展望。     

Al2O3-ZrO2-Y2O3非晶陶瓷的常温力学性能研究

对Al_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3非晶陶瓷块体进行维氏硬度和单轴压缩测试,研究其常温力学性能,并与同组成完全析晶的陶瓷进行了对比。结果表明,Al_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3非晶陶瓷的维氏硬度为4. 2GPa±0. 1GPa,而多晶陶瓷的硬度为14. 3GPa±0. 2GPa;非晶陶瓷的硬度明显低于相同组成的多晶陶瓷。在单轴压缩中,非晶陶瓷和多晶陶瓷都发生了脆性断裂,非晶陶瓷压缩强度为210MPa,最大压缩应变为3. 4%,而多晶陶瓷分别为590MPa和1. 8%;相比于完全析晶的Al_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3多晶陶瓷,非晶陶瓷表现出低强度、低弹性模量和高应变量的特征。     

金属Al粉对氧化硅基陶瓷型芯的性能及组织的影响

本工作以石英玻璃粉作为基体材料, 白刚玉粉作为矿化剂, 金属Al粉作为添加剂, 制备了氧化硅基陶瓷型芯。研究了不同含量金属Al粉对氧化硅基陶瓷型芯收缩率、物理性能、显微组织和相组成的影响。研究结果表明, 在型芯烧结过程中, 金属Al粉受热氧化形成Al₂O₃, 伴随着体积膨胀和重量增加, 可以抑制陶瓷型芯的烧结收缩和铸造收缩。Al粉对烧结过程中的方石英析晶无明显抑制作用, 铸造过程中由于型芯骨架结构的松散程度增加, 型芯的高温抗变形能力降低。当铝粉含量为1wt%时, 陶瓷型芯综合性能良好, 三维方向的烧结收缩率分别为0.01%、0.03%、0.03%, 气孔率为28.58%, 挠度为0.57 mm, 抗弯强度为12.1 MPa。制备的陶瓷型芯能够满足高温合金定向凝固需求, 并有望能提高空心涡轮叶片的内腔尺寸精度。     

Al2O3型壳与DD6单晶合金的界面反应

采用SEM、EDS、XRD等手段研究了DD6单晶合金与陶瓷型壳的界面反应。结果表明,DD6高温合金与Al_2O_3型壳的黑色界面反应产物主要是α-Al_2O_3,并伴有FeCr_2O_4、(Fe,Ni)固溶体等多种成分相,界面反应层的厚度一般为5～6μm;界面反应后陶瓷型壳内表面出现了TaO、NiO、HfO_2等多种反应产物;降低表面粗糙度、控制型壳矿化剂中的Fe_2O_3杂质含量,能够有效抑制界面反应的产生。     

硅铝复合水解液对硅基陶瓷型芯高温性能的影响

以Si/Al质量比可调的硅铝复合水解液为研究对象,对硅基陶瓷型芯进行高温强化,并与硅酸乙酯水解液和硅溶胶强化的型芯进行性能对比。结果表明,采用Si/Al比为1∶3的硅铝复合水解液(SA13)强化后,型芯的密度、显气孔率、高温抗弯强度和抗变形能力介于硅酸乙酯水解液与硅溶胶之间;硅铝复合水解液(SA13)强化型芯的高温尺寸稳定性最佳,与单晶高温合金DD6接触的高温化学稳定性也有所提高。