纳米矿化剂增强硅基陶瓷型芯的组织与性能研究

发布时间：2017-09-10 03:28

  本文关键词：纳米矿化剂增强硅基陶瓷型芯的组织与性能研究

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【摘要】：陶瓷型芯的性能直接制约着航空发动机空心叶片冷却技术的迅速发展。本文以航空发动机空心叶片陶瓷型芯为研究对象,通过加入纳米矿化剂,研究纳米矿化剂种类及其添加量、烧结温度等对硅基陶瓷型芯的组织和性能的影响,优化型芯的配方及其制备工艺,以获得较为理想的硅基型芯组织和综合性能。通过探索型芯材料成分和矿化剂等对硅基陶瓷型芯的作用机理,为进一步提高硅基陶瓷型芯的性能提供理论参考。本文通过测试硅基陶瓷型芯的力学性能及运用SEM、XRD等手段对硅基型芯微观组织进行分析,得到如下几点主要结论:(1)终烧温度对型芯显微组织有显著影响。对于加入6%纳米氧化锆的型芯,终烧温度为1250℃时,显微组织中存在棱角分明的大颗粒,并有微小颗粒填充在其周围,且颗粒间不够紧密,烧结不够充分;终烧温度为1300℃时,颗粒分布相对均匀,棱角发生钝化,且堆挤更为致密,液相烧结痕迹明显;终烧温度为1350℃时,石英玻璃颗粒显著钝化,液相明显增加。(2)加纳米氧化锆型芯与纳米氧化硅型芯,其室温抗弯强度随烧结温度的升高均先提高而后逐渐降低,在1300℃时达到最大值,分别为28.59MPa、25.15MPa,比未加纳米矿化剂的强度分别提高1.4-2.7倍,加入纳米氧化锆的型芯高温挠度降低34%,但收缩率增加52%,体积密度增加24%;加入锆英粉矿化剂的型芯室温强度在1350℃时最大,为9.905MPa,与未添加矿化剂型芯强度(10.69MPa)接近。(3)加入碳纳米管在一定程度上提高了型芯的抗弯强度,但降低了型芯的抗高温蠕变能力。
【关键词】：纳米矿化剂 硅基型芯 烧结温度
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 前言8-9
• 1.2 陶瓷型芯9-14
• 1.2.1 陶瓷型芯的性能要求9-10
• 1.2.2 陶瓷型芯的基体材料10-11
• 1.2.3 陶瓷型芯的辅助材料11-12
• 1.2.4 陶瓷型芯的制备方法12-13
• 1.2.5 陶瓷型芯的烧结13
• 1.2.6 陶瓷型芯的脱除13-14
• 1.3 国内外陶瓷型芯研究现状14-16
• 1.3.1 国内外硅基陶瓷型芯研究现状14-15
• 1.3.2 纳米复合陶瓷型芯研究现状15-16
• 1.4 选题依据与研究目标16
• 1.4.1 选题依据16
• 1.4.2 研究目标16
• 1.5 研究内容16-18
• 第2章 实验材料与实验方法18-28
• 2.1 实验材料18-19
• 2.1.1 基体材料18
• 2.1.2 矿化剂18-19
• 2.2 工艺流程19-21
• 2.2.1 混料19
• 2.2.2 配料19-20
• 2.2.3 压注20
• 2.2.4 造型20
• 2.2.5 焙烧20-21
• 2.3 实验设备21-22
• 2.4 性能测试与设备22-28
• 2.4.1 抗弯强度测试22-23
• 2.4.2 高温挠度测试23-25
• 2.4.3 收缩率25-26
• 2.4.5 物相分析26
• 2.4.6 SEM分析26-28
• 第3章 烧结温度对陶瓷型芯组织与性能的影响28-45
• 3.1 烧结温度对纳米矿化剂硅基型芯组织与性能的影响28-34
• 3.1.1 室温抗弯强度29-30
• 3.1.2 收缩率30-31
• 3.1.3 开气孔率及体积密度31-32
• 3.1.4 高温挠度32-33
• 3.1.5 SEM分析33-34
• 3.2 烧结温度对纳米氧化锆矿化剂型芯组织与性能的影响34-39
• 3.2.1 综合性能34-37
• 3.2.2 物相分析37-38
• 3.2.3 SEM分析38-39
• 3.3 烧结温度对锆英粉矿化剂硅基型芯组织与性能的影响39-44
• 3.3.1 综合性能39-42
• 3.3.2 物相分析42
• 3.3.3 SEM分析42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 纳米矿化剂对陶瓷型芯组织与性能的影响45-56
• 4.1 纳米氧化锆加入量对试样性能和显微组织的影响45-48
• 4.1.1 综合性能45-47
• 4.1.2 物相分析47-48
• 4.1.3 SEM分析48
• 4.2 纳米氧化硅加入量对硅基陶瓷型芯的影响48-51
• 4.2.1 综合性能48-51
• 4.2.2 SEM分析51
• 4.3 碳纳米管加入量对试样性能和显微组织的影响51-55
• 4.3.1 综合性能51-54
• 4.3.2 SEM分析54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 结论56-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61

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