熔模精铸壳型用预制粘结剂

近年来研制出一种熔模精铸壳型用新型预制粘结剂ΓС-20З,它是ЗТС-40硅酸乙酯的部分水解溶液。工业生产的ΓС-20З预制粘结剂曾在工厂条件下用于重要的不等轴和定向组织零件的铸造。曾用电熔刚玉微粉及蓝晶石硅线石精矿粉为基,每层壳型撒有粒状电熔刚玉的铸型,在真空中无支撑填料浇注高温合金。在所有情况下,新壳型的质量均优于ЗТС-40硅酸乙酯批生产工艺制造的壳型。     

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     

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     

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。     

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。     

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／...     

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     

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     

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”。     

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。     

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。     

高温合金芯撑在熔模精铸空心叶片上的应用

本文结合我公司在研制X发动机第一级整流空心叶片工作中,为防止在型壳的焙烧及合金浇注过程中陶瓷型芯变形、断裂,而采用高温合金芯撑的试验的实践,阐述了采用金属芯撑的目的、作用;金属芯撑的材料、直径、形式的选择;采用金属芯撑的工艺及其质量控制.试验收到了良好的效果,获得了采用高温合金芯撑浇注空心叶片的经验,迈出了我国在熔模精铸空心叶片上应用高温合金芯撑的第一步.     

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。     

机器人自适应砂带磨削镍基高温合金精铸叶片试验研究

镍基高温合金精铸叶片由于其铸造余量大、定位无基准等,在加工时难以保证其加工精度。采用机器人砂带磨削方式并结合自适应加工技术,对镍基高温合金航空发动机精铸叶片进行磨削。通过对精铸叶片采用三坐标6点迭代的方式,确定航发叶片相对于夹具的位置;然后进行轨迹规划并提取点位信息,建立四阶齐次矩阵反求出机器人运动轨迹,保证磨削位姿和磨削参数;最后根据叶片型面余量信息,采用自适应加工方法,对航发精铸叶片进行定量的材料去除,保证其加工精度。     

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。     

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。     

精铸叶片表面针眼的消除

1.概述 一级导向精铸叶片,材料为镍基高温合金 熔炼设备为25kg真空感应炉。型壳材料1～3层为刚玉粉,挂砂为60~#～46~#刚玉砂;4～7层为铝矾土粉,挂砂为36~#、20~#铝矾土砂。叶片结构较复杂,壁厚差较大。较厚部分大于5mm,较薄部分小于1mm。较薄部分弧面较大,两端带槽,排气边缘带有16个小孔。零件自投产以来,浇注后叶片表面反复出现针眼已两个时期。第一个时期为1981年3～6月,第二个时期为1989年4～7月。每出现针眼维持时间长达数月,零件合格率很低,通常不到30％,经济损失严重。 2.针眼的表现形式 1981年3～6月间,在每次浇注脱壳后的叶片表面常布满可宏观见到大量浅银灰色针眼。1989年4～7月,在每次浇注脱壳后都可宏观见到叶片表面出现大量浅红色放射状针眼。凡有针眼的叶片经吹砂腐蚀后,有类似铝锅被酸腐蚀样的小眼,星罗棋布,数量较多,叶背比叶面更多。少数叶片表面较严重的针眼常使整个叶面显出铁红色放光的迹象。针眼深约0.2～0.5mm,直径在0.05～0.1mm。铁红色放光的针眼周围,经吹砂腐蚀表面常呈不规则状态,深度在0.02～O.03mm左右。     

SiO2 改性ZrO2 气凝胶高温稳定性

以ZrOCl2·8H2O 为锆源,以环氧丙烷( PO) 为凝胶促进剂制备ZrO2 凝胶,将ZrO2 凝胶置于正硅
酸乙酯乙醇溶液中老化,再结合高温超临界干燥工艺制备了SiO2 改性ZrO2 气凝胶。通过对比ZrO2 气凝胶和
SiO2 改性ZrO2 气凝胶高温结构转变讨论了SiO2 改性对ZrO2 气凝胶高温结构的影响。采用FT-IR、XRD、SEM
和TEM 等分析手段对样品进行高温结构表征。结果表明:采用正硅酸乙酯乙醇溶液老化ZrO2 凝胶后,在ZrO2
凝胶粒子表面形成了一层SiO2 包裹层,这层SiO2 包裹层显著抑制了ZrO2 的扩散、成核和生长过程,高温稳定
性得以显著提高。     

编者的话

我们非常高兴能在苏联航空材料研究院单晶叶片技术代表团访华之际,将这本增刊特集奉献在读者的面前。 1991年5月28日至6月11日,中国北京航空材料研究所单晶叶片技术代表团访问了苏联航空材料研究院,开展了科研成果交流和技术合作,本刊主编也参加了这次活动。访问期间,中国专家作了铸造高温合金发展,精铸模料、型芯和壳型工艺,定向和单晶叶片技术等专题报告,并参观考察了苏联单晶叶片铸造设备和工艺,铸造基地,陶瓷材