使用预制的硅酸乙酯粘结剂制造熔模精铸壳型

研制的预制硅酸乙酯粘结剂用于代替工业硅酸乙酯(ЭТС-32和ЭТС-40)制造熔模精铸用陶瓷壳型。试制的工业批量产品已在一系列企业中试用。研究和试用结果证明,使用预制粘结剂制造熔模精铸壳型有良好的前景,有必要尽快投入工业生产。该工作为苏联航空材料研究院科研成果在企业推广的实例。     

精铸耐火材料——上店坩土的研究

一、概述精铸型壳的性能是影响铸件质量的主要因素之一。目前国内生产精铸叶片所用型壳一般以硅酸乙酯为粘结剂,以电熔刚玉作耐火材料制作而成。但是刚玉价格昂贵,供不应求。而且由于其中Na_2O含量较高,在1050～1100℃的高温下开始与酸性粘结剂硅酸乙酯中的SiO_2起化学作用,形成Na_2O—Al_2O3—SiO_2三元低熔点液态物质,使型壳高温强度急剧下降,以致经受不住外界压力(液态金属的动、静压力和造型砂的压力)而变形,使叶片增厚或减薄,满足不了无余量叶片铸造的要求。     

熔模铸造型壳中的“茸毛”

在熔模铸造生产中,采用硅酸乙酯水解液作为粘结剂的多层型壳,经过焙烧后的型壳工作表面有时产生白色片状或絮状的“茸毛”(见图1)。具有“茸毛”的型壳浇注合金后,在铸件表面上产生密集的细小沟槽,一     

精铸叶片表面蚁点与龟裂的消除

1.条件 0273整流叶片精铸特点是形状较简单,尺寸不大。最长不到90mm,壁厚不小于3mm。所用合金为Crl7Ni2,中频熔炼。每炉浇注合格率为40％～60％。型壳材料采用硅酸乙酯,刚玉砂涂料。刚玉砂不仅价格较贵,而且来源紧张,型壳强度稍低。 为提高型壳强度,降低成本,我们曾设想全部型壳采用铝矾土砂取代刚玉砂。经使用效果不太理想,浇注后的零件表面常存在下列问题:(1)表面出现大量的蚁点;(2)表面和R转接处常有大量的龟裂和细小裂纹。 2.蚁点 叶片在浇注脱壳后,表面出现不规则的一薄层颜色较深的氧化皮,似白蚁爬过一般。较严重的蚁点发白带银灰色,经吹砂后,常显出0.2～0.5mm深的缺陷,萤光检验多数不能通过。凡带蚁点的零件80％～90％报废。 3.龟裂     

精铸空心叶片的变形及解决办法

前言现代航空发动机的涡轮叶片、导向器叶片通常是采用熔模铸造工艺生产的。目前,随着熔模铸造工艺技术的提高,可以生产出叶片型面不进行加工而只须稍经打磨修整即可装机使用的无余量精铸叶片。随着叶片空冷技术的发展,要求铸造叶片具有复杂的形状和尺寸精确的空心内腔,这就要求变形愈小愈好。采用硅酸乙酯粘结剂和刚玉作为耐火材料的多层型壳熔模铸造生产工艺,在不填砂的条件下,使浇注后的叶片铸件凝固冷却速度加快     

硅溶胶壳型工艺的研究和应用

熔模铸造的新型水基粘结剂—硅溶胶,由于它和硅酸乙酯相比具有使用方便、价格较低、能节约大量乙醇、涂料存放期长、壳型强度高以及劳动条件好等优点,因而,近几年来在国内熔模铸造上,特别是在航空发动机铸件生产中,得到日益广泛的应用。     

陶瓷型芯用材料及其组织的形成机理

本研究的目的是寻找制造重要铸件的陶瓷型芯的成分和工艺。为保证陶瓷壳型最佳的使用性能,可使用综合粘结剂—耐热有机硅清漆及细弥散碳化硅。这时在焙烧过程中在电熔刚玉颗粒上形成高致密性的细纤维膜状粘结剂。使用结晶石英粉和碳酸钙粉作为粘结剂时,电熔刚玉颗粒被与其烧结的和自身间烧结的石英颗粒所粘结,石英颗粒又形成特殊的骨架而保证了材料强度。     

往复式薄膜泵在涂料自动线上的应用

以前,我厂精铸车间的涂料自动线(硅酸乙酯涂料),在制壳时,涂料液槽里面的涂料液是靠人工往里添加的。由于液面高度控制不准,忽高忽低,影响了型壳的质量,如当槽里的液面实际高度为 H_1,低于标准高度 H 时(如图1左边所示),型壳组的上部就沾不上涂料     

定向结晶铸件用电熔刚玉陶瓷壳型

在950～1050℃焙烧的电熔刚玉壳型含有6～8％游离二氧化硅。用此种壳型获得的铸件在表面上有一层难以清除的金属氧化物层。作者采用在面层浆料中加入3％添加剂并在高温(1350℃)下焙烧壳型,可保证在陶瓷中直接形成莫来石。结果,壳型中游离SiO_2含量由7％降至1.4％,相互作用区宽度由200～300μm降低至<20μm。在铸件表面上无金属氧化物层。     

DZ22B高温合金定向叶片粘砂形成机制与抑制措施

采用SEM、EDS等分析手段研究DZ22B合金定向叶片粘砂层的微观形貌与化学组成。结果表明:合金熔体渗入型壳面层孔隙中,包覆部分陶瓷颗粒形成金属-陶瓷状粘砂缺陷;粘砂层主要成分为Al2O3,并含有Cr2O3和HfO2这两种合金熔体与电熔刚玉陶瓷型壳的高温界面反应产物;DZ22B合金定向叶片表面粘砂缺陷的形成机制是以热机械渗透粘砂机制为主;向型壳面层浆料中加入一定量的粘砂抑制剂,可显著改善电熔刚玉型壳面层抗合金熔体渗透性能,经浇注验证,叶片表面光洁无粘砂,呈现出明显的金属光泽。     

化学气相渗透制备氧化硅基复合材料

 以正硅酸乙酯为氧化硅先驱体,以 Nextel4 80纤维三维编织体作为沉积载体,采用化学气相渗透的方法制备了 Nextel4 80 /氧化硅复合材料。研究了正硅酸乙酯温度和沉积温度对沉积速率和渗透效果的影响,分析了沉积过程中产生瓶颈效应和固相粉末的原因以及沉积产物的相和复合材料的显微结构。结果表明 :1沉积速率随正硅酸乙酯温度和沉积温度的升高而显著升高;2瓶颈效应是由于正硅酸乙酯浓度过高,导致沉积速率过快引起的;3固相粉末是因为沉积温度过高,正硅酸乙酯分子或分解的过渡产物在到达沉积区域前已经完全分解引起的;4正硅酸乙酯为先驱体的化学气相沉积产物为无定型氧化硅;5化学气相沉积获得的无定型氧化硅基体与纤维有较佳的热匹配。     

定向结晶时陶瓷与熔融合金的相互作用

本文研究了定向结晶时电熔刚玉陶瓷壳型与熔融镍基高温合金的相互作用。发现壳型内层的松散和着色,以及铸件表层损坏是由于合金中含碳会使熔融金属与刚玉陶瓷强烈作用,使陶瓷中含铬量由0.2％增至～1.2％,同时使铸件表面层贫铬。预先使电熔刚五吸收一定量的铬,可以减少和防止熔融合金中的铬转入陶瓷中。     

BaO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃的溶胶-凝胶工艺研究

讨论了多元醇盐水解缩聚的溶胶 -凝胶工艺制备 BAS( Ba O- Al2 O3- Si O2 )玻璃时 ,加水方式和加水量 ,醇盐含量和醇盐酸碱性、溶剂含量以及陈化温度对凝胶形成、胶凝时间和凝胶玻璃结构的影响。实验成分范围 ( wt% )为 Si O2 ∶ 34～ 5 0 ,Al2 O3∶ 1 0～ 30 ,Ba O∶ 2 4～ 48,Li2 O∶ 0～ 5。结果表明 ,采用正硅酸乙酯预水解方式 ,水和醇盐摩尔比 >6～ 8,正硅酸乙酯 >40 mol%或异丙醇铝 <40 mol% ,可以获得具有 80 %以上架状、纯架状网络结构 ,断键程度 <1 2 %的均匀透明凝胶玻璃。增加加水量和提高陈化温度可以缩短胶凝时间     

煤矸石在精铸叶片制造型壳中的应用

煤矸石在精铸叶片制造型壳中的应用新艺机械厂杨士清在煤矿区，煤矸石堆积成山，占地面积广，常常污染环境。为清除污染，变废为宝，我们用煤矸石制造型壳，经生产中使用已初步取得良好效果，不仅能保证叶片质量，还节约了制壳材料费用，因为煤矸石的价格仅为刚玉砂的１／...     

溶胶-凝胶法制备纳米SiO2／CE复合材料的研究

采用溶胶-凝胶法,利用正硅酸乙酯(TEOS)在有机溶剂中的水解-缩合制备纳米SiO2.将所制备的纳米SiO2用于改性双酚A型氰酸酯树脂(BADCy),制备纳米SiO2/BADCy浇铸体.采用透射电镜(TEM)分析SiO2在BADCy基体中的分散性,同时测试了复合材料的力学性能.结果表明,粒径为20～50 nm的SiO2在基体中以纳米量级均匀分散,与BADCy结合界面模糊,两者具有较好粘结性;添加纳米SiO2可以明显提高复合材料的冲击强度和弯曲强度,当纳米SiO2的含量为4%时,力学性能改性效果最佳.     

怎样消除熔模精铸Ⅰ级导向叶片壳型上的绒毛

本对引起熔模精铸Ⅰ级导向叶片壳型上产生“绒毛”缺陷的两个主要方面硅酸乙脂水解液的水解不完全和壳型干燥的不稳底，进行了全面分析，找出了产生该缺陷的原因，采取了有效措施和制定了合理的工艺，从而消除了“绒毛”。     

面向空心涡轮叶片的氧化铝基陶瓷铸型高温强化制造

针对航空空心叶片氧化铝基陶瓷铸型高温性能较差的问题,研究了不同浸渍材料对氧化铝基陶瓷铸型高温性能的影响规律。结果表明:未经强化处理的陶瓷铸型力学性能较差,高温(1 500℃)强度不足0.5MPa,室温(20℃)强度不足10MPa。经硅溶胶、硅酸乙酯水解液、YCl3溶液以及MgCl2溶液4种不同浸渍液强化处理后陶瓷铸型力学性能有不同程度的提高,其中YCl3溶液以及MgCl2溶液强化效果不理想,陶瓷铸型力学性能没有明显改善,且MgCl2溶液浸渍强化后陶瓷铸型存在较大的体积膨胀,不能满足使用要求;硅溶胶、硅酸乙酯水解液浸渍强化可显著改善陶瓷铸型的高温性能,硅溶胶强化处理后,陶瓷铸型1 500℃高温强度可达10MPa左右,满足空心涡轮叶片定向凝固过程中对铸型高温强度的要求。通过复合浸渍的方法制造了一体化陶瓷铸型并成功浇铸了空心涡轮叶片。     

硅酸钙复合纳米孔超级绝热板材的研制

以正硅酸乙酯为硅源,利用溶胶-凝胶法制备SiO2气凝胶先驱体,而后采用真空浸渍工艺将SiO2气凝胶先驱体与硬硅钙石复合,最后经超临界干燥技术制备出了硅酸钙复合纳米孔超级绝热板材。研究了硬硅钙石密度、浸渍真空度、气凝胶原料配比对硅酸钙板材增重率的影响。结果表明,增重率随硬硅钙石密度的减小而增大,但随浸渍真空度和气凝胶原料配比中正硅酸乙酯的增加而增大。对制得的超级绝热板材进行了X射线衍射、扫描电镜、孔径分布等测试;结果表明,这种材料具有纳米孔结构特征(平均孔径为9.1 nm,孔径小于50 nm的孔超过80%,其他都在80 nm以内),常温常压下热导率为25 mW/(m.K),匀温灼烧试验(1 273 K)的线性收缩率仅为1%,并且无贯穿裂纹。因此有望用作航天飞机的隔热瓦,具有潜在的航天应用前景。     

Si-Zr-B涂层结构稳定性及对DD3单晶高温合金深过冷的非催化形核惰性

以 Si O2 玻璃粉、分析纯 Zr O2 粉为粉料,分析纯 C2 H5OH,Zr OCl2 · 8H2 O,去离子 H2 O与分析纯Si(OC2 H5) 4按 4∶ 0.1 1∶ 3∶ 1的摩尔比配制的前驱液经 3 5℃,1 80 min水解 -聚合反应后形成的 Si O2 -Zr O2溶胶为粘结剂,H3 BO3 为软化剂,用熔模制壳技术在壳型内壁制备了 Si-Zr-B基底涂层。利用溶胶 -凝胶原理,以 Si O2 -Zr O2 溶胶中加入 H3 BO3 形成的 Si O2 -Zr O2 -B2 O3 溶胶为原料,经浸涂 -分级热处理和 80 0℃玻璃化热处理后,在基底涂层表面制备了适宜厚度的同成分玻璃薄膜涂层。将涂层在 1 5 0 0℃保温 3 0 min后,XRD结果表明,涂层的析晶量仅为 1 %～ 3 %,具有很高的高温结构稳定性。过冷实验表明,DD3单晶高温合金可在该 Si-Zr-B涂层壳型内获得最大 1 4 0 K过冷度,完全可以实现深过冷快速凝固,证明 Si-Zr-B涂层具有良好的非催化形核惰性。     

陶瓷型壳静电场干燥之研究

一、问题的提出近十多年来的研究工作表明,在型壳的快干和快硬工艺的竞争中,快干技术一直走在前头。一九七五年美国工程师J.D.Jackson发表一篇在40KV静电场中干燥型壳的论文,其原理如图1所示。按照他的估计,在40KV的静电场中可以获得相当于每分钟500英尺风速的强制通风干燥效益。设想,用远红外和对流接触为预干措施,