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。     

氧化铝坩埚在注浆成型中的颗粒偏析调控

高性能坩埚的研究对高温合金的发展至关重要,鉴于坩埚制备过程中容易产生颗粒偏析导致坩埚微观结构不均匀、综合性能较差等问题,采用注浆成型法制备了高温合金熔炼用Al₂O₃坩埚,研究了分散剂、固相含量在注浆成型中对Al₂O₃坩埚颗粒偏析的影响,并结合颗粒偏析的理论分析进行探讨,以减少成型过程中颗粒偏析现象对坩埚造成的不良影响。当加入0.3 wt%柠檬酸铵和0.3 wt%阿拉伯树胶作为分散剂,固相含量为66 vol%时实现了注浆成型Al₂O₃坩埚中颗粒偏析的调控,制备的Al₂O₃坩埚结构均匀,可用于高温合金熔炼。     

Al2O3-ZrO2非晶陶瓷高压析晶研究

非晶陶瓷的研究为实现陶瓷塑性变形提供了一条新途径。本实验研究了高压对非晶陶瓷晶化起始温度的影响。发现随压力的增大,非晶态更容易晶化,晶化起始温度降低。500℃时,600MPa下热压陶瓷仍处于非晶态,而1GPa下析晶非常明显。1GPa下热压,起始晶化温度降至300℃。而200℃/1GPa下得到的非晶陶瓷相对密度达95%,在既保持非晶态的同时又极大地提高了样品的致密度。     

可变形非晶陶瓷研究进展与发展趋势

脆性是陶瓷的基本特征也是致密弱点，是限制陶瓷应用的关键因素，成为诸多尖端领域发展的重大瓶颈。学者们从陶瓷脆性的结构根源入手，通过弱化原子间键合、打破复杂的晶格结构、引入新的剪切滑移机制，为改善陶瓷脆性实现宏观塑性变形提供了新的途径。本文对可变形非晶陶瓷的研究进展进行了综述，介绍了非晶陶瓷的制备工艺、变形特征及变形机理，并对可变形非晶陶瓷的发展趋势进行了展望。