真空负压壳型铸造用超薄型壳的研究

发布时间：2017-10-05 03:10

  本文关键词：真空负压壳型铸造用超薄型壳的研究

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【摘要】：本文以α淀粉和磷酸二氢铝作为添加粘结剂,分别与硅溶胶和白乳胶、CMC等基础粘结剂结合添加到铝矾土熟料涂料中,制得真空负压壳型铸造型壳试样。研究了两种添加粘结剂的加入量对各自型壳试样的干强度、烧结强度的影响规律。通过SEM分析了试样添加前后以及加热前后的断面显微结构变化,并对粘结效果的变化进行讨论分析。通过XRD、TG-DSC手段分析了在上述不同温度加热的化学成分以及化学键的变化过程,并与显微结构的变化相结合分析磷酸二氢铝添加对强度增强规律。通过对α淀粉添加前后试样抗弯强度的变化分析可知:添加α淀粉能够加快硅溶胶型壳的平均干燥速度,改善硅溶胶型壳的干强度和烧结强度。其中,α淀粉加入量为2%时最为合适,干强度和高温烧结强度分别是未添加前的2倍、4.67倍。通过对磷酸二氢铝添加前后试样抗弯强度变化分析可知:当加入5%~9%磷酸二氢铝后,试样的干强度和烧结强度都得到极大的提高,强度最大分别可以提高到添加前的4.1倍、1.8倍。同时,对加入磷酸二氢铝的试样在100℃~500℃不同温度点进行加热发现,添加后的试样在300℃保温1h条件下加热后,试样具备最高的烧结强度。通过SEM分析可知,α淀粉添加后的试样断面形成一层胶膜,胶膜的形成促进了硅溶胶颗粒骨架的收缩并把耐火骨料及硅溶胶颗粒紧紧裹覆其中。磷酸二氢铝缩合成大分子也形成的胶膜包覆收缩,使得试样的断面结构呈致密、无微裂纹态,故添加这两种粘结剂后的试样最终具备很高的干强度。添加后试样的在1400℃高温烧结后的断面显示,颗粒间间隙小、成块好,气孔变小且减少。通过XRD、TG-DSC曲线分析可知,磷酸二氢铝添加后的试样内部成分的变化主要经历三个阶段:第一阶段,100℃~140℃,试样的吸附水以及其他杂质的挥发;第二阶段,150℃~180℃,随着温度的上升,TG曲线表明在此阶段失重量仍然较大,同时DSC曲线上出现明显的吸热峰,这是由于吸附水的挥发以及Al(H2PO4)3开始发生脱水缩合转变为Al H2P3O10?H2O所致;第三阶段,220℃~300℃,这个温度范围内由于Al(H2PO4)3脱水缩合的继续进行,TG曲线继续出现失重量明显的阶梯,同时Al H2P3O10?H2O随着温度的升高,结合水不断地失去,并进一步转化为Al PO4和Al(PO3)3相,故DSC曲线再次出现一个明显的吸热峰。当温度升高至300℃~500℃范围后,试样的质量稳定下来,不发生失重变化,且DSC曲线没有明显的放、吸热峰的出现,表明该温度阶段粘结剂已经以稳定的相存在于试样中。
【关键词】：α淀粉 磷酸二氢铝 真空负压壳型铸造 型壳强度 粘结剂
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG233.4
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 真空负压壳型铸造型壳的性能12-14
• 1.2.1 型壳的透气性12
• 1.2.2 型壳的强度12-13
• 1.2.3 型壳的脱落性13-14
• 1.3 铸造用粘结剂简介14-18
• 1.3.1 粘结剂的分类及特点14-17
• 1.3.2 α淀粉添加粘结剂现状17-18
• 1.3.3 磷酸二氢铝添加粘结剂现状18
• 1.4 高强型壳研究现状18-21
• 1.5 研究目的、意义和内容21-23
• 1.5.1 研究目的和意义21
• 1.5.2 研究内容21-23
• 第2章 试样制备及表征23-29
• 2.1 实验试样的制样过程23-25
• 2.1.1 试样的原料及分组23
• 2.1.2 试样制备23-24
• 2.1.3 试样烧结24-25
• 2.2 试样性能的测试及表征25-29
• 2.2.1 涂料粘度的测试25
• 2.2.2 涂料试样平均干燥速度测试25-26
• 2.2.3 试样抗弯强度的测试26-27
• 2.2.4 试样显气孔率的测试27-28
• 2.2.5 X射线衍射测试分析（XRD）28
• 2.2.6 扫描电子显微镜分析（SEM）28
• 2.2.7 热重（TG）以及差热（DSC）分析28-29
• 第3章 添加粘结剂对涂料性能及试样成型性的研究29-35
• 3.1 引言29
• 3.2 实验方案29
• 3.3 实验结果与分析29-34
• 3.3.1 添加α淀粉对涂料性能及成型性的影响29-32
• 3.3.2 添加磷酸二氢铝对涂料性能及成型性的影响32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 α淀粉对型壳增强的研究35-42
• 4.1 引言35
• 4.2 实验方案35-36
• 4.3 实验结果与分析36-40
• 4.3.1 α淀粉加入对试样干强度的影响36-38
• 4.3.2 α淀粉加入对型壳烧结强度的影响38-40
• 4.4 本章小结40-42
• 第5章 磷酸二氢铝对型壳增强的研究42-49
• 5.1 引言42
• 5.2 实验方案42-43
• 5.3 实验结论与分析43-48
• 5.3.1 磷酸二氢铝加入量对试样强度的影响规律43
• 5.3.2 在 100℃~500℃范围内温度对试样烧结强度的影响规律43-46
• 5.3.3 结合试样强度变化的断面SEM分析46-48
• 5.4 本章小结48-49
• 结论49-51
• 参考文献51-55
• 致谢55-56
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录56

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本文编号：974410