空心叶片用氧化硅基陶瓷型芯性能改进研究

发布时间：2017-07-19 10:25

  本文关键词：空心叶片用氧化硅基陶瓷型芯性能改进研究

  更多相关文章： 氧化硅陶瓷型芯 莫来石 氧化铝纤维 氧化磷 烧结温度

【摘要】：随着航空事业的蓬勃发展,陶瓷型芯在飞机发动机叶片制造中已经具有不可或缺的作用。陶瓷型芯的使用性能包括抗弯强度、收缩率、开气孔率以及高温挠度等。本文针对陶瓷型芯的收缩率进行了着重的研究,并且兼顾其他方面的性能,使其满足生使用性能。陶瓷型芯的使用性能和陶瓷型芯的成分有很大的关系,因此本文着重研究了莫来石、氧化铝纤维和氧化磷对陶瓷型芯性能的影响,同时研究烧结温度对陶瓷型芯性能影响,得出比较合理的烧结温度。本文用长度变化率来表示收缩率,三点弯曲法来测定抗弯强度,双支点法测定高温挠度,排水法测定开气孔率、体积密度以及吸水率,质量变化率来表示质量烧损率和脱芯性能。研究结果如下:随着烧结温度(1300℃到1330℃)的升高,烧成收缩率呈现出增大的趋势,由0.15%增大到0.34%。抗弯强度由1.17MPa增加到5.85MPa,增加了一倍。高温挠度逐渐减小,由2.71mm下降到2mm。所以从收缩率和抗弯强度角度考虑选取1350℃为本实验的烧结温度。随着氧化磷含量(0到2%)的增加,陶瓷型芯的烧成收缩率逐渐减小,由0.34%减小到0.15%。抗弯强度也逐渐减小,由5.85MPa下降到0.68MPa。高温挠度逐渐升高,由2mm增加到2.94mm。虽然加入氧化磷后收缩率变小,但是高温挠度太大,抗弯强度太小,所以氧化磷不适合加入到氧化硅陶瓷型芯中。随着莫来石含量(0到15%)的增加,烧成收缩率呈现出减小的趋势,M-4收缩率最小为0.21%。抗弯强度先减小后变大,M-4最大值为7.78MPa。高温挠度先减小后增加,M-4最大值为4.58mm。莫来石的添加有一定程度的降低收缩率,但是大幅度提高了高温挠度,所以从整体性能考虑,陶瓷型芯中不加入莫来石随着氧化铝纤维含量(0到4%)的增加,陶瓷型芯的烧成收缩率也越来越小,Y-4的收缩率最小为0.15%;抗弯强度逐渐增加,Y-4的抗弯强度最大为13.27MPa;高温挠度越来越小,Y-4的高温挠度最小为0.9mm。从减小陶瓷型芯收缩率的目的考虑,在保证其他各项性能的前提下,选择4%的氧化铝纤维陶瓷型芯为宜。
【关键词】：氧化硅陶瓷型芯 莫来石 氧化铝纤维 氧化磷 烧结温度
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V232.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 论文的背景及意义10-12
• 1.2 陶瓷型芯的分类及制备方法12-15
• 1.2.1 陶瓷型芯分类13-14
• 1.2.2 陶瓷型芯的制备方法14-15
• 1.3 陶瓷型芯的研究现状15-18
• 1.3.1 国外陶瓷型芯的研究现状15-17
• 1.3.2 国内陶瓷型芯研究现状17-18
• 1.4 影响陶瓷型芯性能的因素18-20
• 1.4.1 粉料粒度18-19
• 1.4.2 成分设计19
• 1.4.3 烧结工艺19-20
• 1.5 本文选题依据及研究目标20-21
• 1.5.1 选题依据20
• 1.5.2 研究目标20-21
• 1.6 本文的主要研究内容21-22
• 第2章 试样制备与性能测试方法22-35
• 2.1 实验材料22-25
• 2.1.1 基体材料22
• 2.1.2 矿化剂22-23
• 2.1.3 添加剂23
• 2.1.4 粘合剂23-24
• 2.1.5 填料24-25
• 2.2 型芯试样制备25-28
• 2.2.1 陶瓷粉料的配制25
• 2.2.2 陶瓷浆料制备25-26
• 2.2.3 模压成型26
• 2.2.4 装入匣钵26
• 2.2.5 陶瓷型芯焙烧26-28
• 2.3 性能测试分析28-35
• 2.3.1 抗弯强度测试28-30
• 2.3.2 高温挠度测试30
• 2.3.3 开气孔率、体积密度与吸水率测试30-32
• 2.3.4 烧成收缩率与质量烧损率32-33
• 2.3.5 脱芯性能测试33
• 2.3.6 XRD物相分析33-34
• 2.3.7 SEM分析34-35
• 第3章 不同终烧温度的陶瓷型芯性能测试35-43
• 3.1 引言35
• 3.2 不同烧结温度陶瓷型芯性能测试35-42
• 3.2.1 室温抗弯强度35-36
• 3.2.2 高温挠度36
• 3.2.3 开气孔率、体积密度与吸水率36-38
• 3.2.4 烧成收缩率与质量烧损率38-39
• 3.2.5 脱芯性能39-40
• 3.2.6 XRD物相分析40-41
• 3.2.7 扫描电镜分析41-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第4章 氧化磷含量对陶瓷型芯性能影响43-52
• 4.1 引言43
• 4.2 不同氧化磷含量基体材料的陶瓷型芯性能测试43-51
• 4.2.1 室温抗弯强度43-44
• 4.2.2 高温挠度44-45
• 4.2.3 开气孔率、体积密度与吸水率45-47
• 4.2.4 烧成收缩率与质量烧损率47-48
• 4.2.5 脱芯性能48-49
• 4.2.6 XRD物相分析49-50
• 4.2.7 扫描电镜分析50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第5章 莫来石含量对陶瓷型芯性能影响52-81
• 5.1 引言52-53
• 5.2 不同莫来石含量基体材料的陶瓷型芯性能测试53-66
• 5.2.1 室温抗弯强度53-55
• 5.2.2 高温挠度55-56
• 5.2.3 开气孔率、体积密度与吸水率56-58
• 5.2.4 烧成收缩率与质量烧损率58-61
• 5.2.5 脱芯性能61-63
• 5.2.6 XRD物相分析63-64
• 5.2.7 扫描电镜分析64-66
• 5.3 不同氧化铝纤维含量基体材料的陶瓷型芯性能测试66-78
• 5.3.1 室温抗弯强度67-69
• 5.3.2 高温挠度69-70
• 5.3.3 开气孔率、体积密度与吸水率70-73
• 5.3.4 烧成收缩率与质量烧损率73-74
• 5.3.5 脱芯性能74-76
• 5.3.6 XRD物相分析76-77
• 5.3.7 扫描电镜分析77-78
• 5.4 本章小结78-81
• 结论81-82
• 参考文献82-87
• 致谢87

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本文编号：562412