面层材料对钛合金熔模精密铸造型壳性能的影响

发布时间：2017-08-25 04:41

  本文关键词：面层材料对钛合金熔模精密铸造型壳性能的影响

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【摘要】：本文针对钛合金熔模精密铸造,分别采用国外生产Y2O3、国内生产Y2O3、国外生产Zr O2和国外生产Zr O2做涂料耐火材料,选用两种国产醋酸锆粘结剂,分别配制成不同粉液比的涂料,系统研究了面层涂料的流变性、触变性和悬浮性,确定了优化的涂料粉液比,采用不同涂料制备型壳,系统研究了焙烧温度、焙烧时间对不同涂料型壳的抗弯强度及高温残留强度的影响规律,确定了不同涂料型壳的优化焙烧工艺。借助TG、DTA和XRD对醋酸锆粘结剂的焙烧过程进行了研究,得出两种醋酸锆焙烧时晶相转变完成的温度分别为880°C和970°C。研究了不同耐火材料和粘结剂配制的面层涂料的流变性能和触变性,发现采用Y2O3耐火材料的面层涂料粘度和触变性比采用Zr O2耐火材料的面层涂料大,其中国内生产Y2O3涂料的粘度最高,而国外生产Zr O2涂料的粘度最低;国内生产Zr O2配制的涂料悬浮率最高,而国内生产Y2O3配制的涂料悬浮率最低;对于粘结剂不同的面层涂料,粘结剂的粘度越大,涂料的粘度和触变性越大,悬浮性越好。采用Y2O3耐火材料和醋酸锆粘结剂配制的面层涂料优化的粉液比为2.5:1,邻面层涂料粉液比为2.3:1;采用Zr O2耐火材料和醋酸锆粘结剂配制的面层涂料优化的粉液比为3.0:1,邻面层涂料粉液比为2.7:1。利用TG-DTA热分析和X射线衍射分析的方法对面层型壳的焙烧过程进行了研究,结果表明Zr O2涂料面层型壳的失重速率较Y2O3慢,而且焙烧后Zr O2涂料面层型壳生成了Ca0.15Zr0.85O1.85相,Y2O3涂料面层型壳生成了Y4Zr3O12相。复合型壳中Zr O2含量越高,失重速率越慢,焙烧后生成了Zr0.82Y0.18O1.91相。研究表明,采用Zr O2涂料的面层型壳常温强度和高温残留强度均比Y2O3涂料面层型壳高,其中国内生产Zr O2涂料面层型壳的强度最高,而国内生产Y2O3涂料面层型壳的强度最低;采用1#醋酸锆粘结剂涂料面层型壳的强度大于2#醋酸锆面层型壳的强度;复合型壳中Zr O2含量越高,对应的常温强度和高温残留强度越高。涂料粉液比增加可以提高面层型壳的常温强度和高温残留强度。研究了焙烧温度和焙烧时间对型壳强度的影响,结果表明焙烧温度越高,焙烧时间越长,型壳的强度越高。采用1#醋酸锆做涂料粘结剂时,型壳的最佳焙烧工艺为1050°C×2.5h,采用2#醋酸锆做涂料粘结剂时,型壳的最佳焙烧工艺为1200°C×2.5h。对浇注钛合金后的型壳面层形貌和物相组成进行了分析,结果表明Y2O3涂料面层型壳比较稳定,型壳内有少量的钛被氧化,Zr O2涂料面层型壳与钛合金发生反应生成了[Ca,Zr,Ti]O2相。
【关键词】：钛合金 精密铸造 耐火材料 粘结剂 型壳
【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】：2015
【分类号】：TG249.5
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义11-12
• 1.2 钛合金熔模精密铸造技术研究现状12-15
• 1.2.1 熔模精密铸造技术概论及特点12-13
• 1.2.2 钛合金熔模精密铸造技术的应用13-15
• 1.3 钛合金熔模精密铸造造型材料的研究现状15-18
• 1.3.1 石墨耐火材料16
• 1.3.2 难熔金属粉耐火材料16
• 1.3.3 氧化物陶瓷材料16-17
• 1.3.4 其他耐火材料17
• 1.3.5 粘结剂17-18
• 1.4 熔模精密铸造涂料流变性和触变性的研究18-20
• 1.4.1 涂料的流变性18-19
• 1.4.2 涂料的触变性19-20
• 1.5 熔模精密铸造型壳强度性能的研究20-21
• 1.6 主要研究内容21-22
• 第2章 实验材料和实验方法22-30
• 2.1 氧化物陶瓷型壳材料的制备22-27
• 2.1.1 耐火材料和粘结剂22-23
• 2.1.2 撒砂用砂的选择23
• 2.1.3 蜡模的设计和制备23-24
• 2.1.4 涂料的配制24-26
• 2.1.5 制备面层型壳和背层型壳26
• 2.1.6 型壳的脱蜡和焙烧26-27
• 2.2 面层涂料性能的测试27-28
• 2.2.1 耐火材料粒度及形貌27
• 2.2.2 面层涂料密度的测量27
• 2.2.3 测定面层涂料粘度27
• 2.2.4 面层涂料悬浮性的测定27-28
• 2.2.5 面层涂料流变性和触变性的测定28
• 2.3 组织结构分析和型壳性能的测试28-30
• 2.3.1 型壳抗弯强度的测试28-29
• 2.3.2 面层型壳的TG-DTA热分析29
• 2.3.3 面层型壳的X射线衍射分析29
• 2.3.4 型壳形貌的观察29-30
• 第3章 钛合金熔模精铸面层涂料的性能30-46
• 3.1 引言30
• 3.2 不同耐火材料的颗粒形貌和粒度分布30-32
• 3.3 粘结剂焙烧过程的研究32-37
• 3.3.1 1#醋酸锆焙烧过程的研究33-35
• 3.3.2 2#醋酸锆焙烧过程的研究35-37
• 3.4 面层涂料的流变性和触变性37-42
• 3.4.1 不同耐火材料的涂料流变性和触变性37-39
• 3.4.2 不同粘结剂的涂料流变性和触变性39-41
• 3.4.3 不同粉液比的涂料流变性和触变性41-42
• 3.5 面层涂料的悬浮性42-44
• 3.5.1 不同耐火材料涂料的悬浮性43
• 3.5.2 不同粘结剂涂料的悬浮性43-44
• 3.5.3 不同粉液比涂料的悬浮性44
• 3.6 涂料流变性能分析44-45
• 3.7 涂料配方的优化45
• 3.8 本章小结45-46
• 第4章 钛合金熔模铸造用型壳的性能46-72
• 4.1 引言46
• 4.2 面层型壳的焙烧过程46-54
• 4.2.1 不同耐火材料面层型壳的焙烧过程46-49
• 4.2.2 不同粘结剂面层型壳的焙烧过程49-51
• 4.2.3 复合面层型壳的焙烧过程51-54
• 4.3 面层型壳强度的研究54-64
• 4.3.1 不同耐火材料对面层型壳强度的影响55-56
• 4.3.2 不同粘结剂对面层型壳强度的影响56-57
• 4.3.3 复合耐火材料对面层型壳强度的影响57-58
• 4.3.4 粉液比对面层型壳强度的影响58-60
• 4.3.5 焙烧温度对面层型壳强度的影响60-62
• 4.3.6 焙烧时间对面层型壳强度的影响62-64
• 4.4 背层型壳强度的研究64-66
• 4.4.1 焙烧温度对背层型壳强度的影响64-66
• 4.4.2 焙烧时间对背层型壳强度的影响66
• 4.5 型壳焙烧工艺优化66
• 4.6 浇注实验与结果分析66-71
• 4.6.1 型壳表面分析66-68
• 4.6.2 界面反应物相分析68-71
• 4.7 本章小结71-72
• 结论72-74
• 参考文献74-79
• 致谢79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 肖树龙;陈玉勇;朱洪艳;田竟;吴宝昌;;大型复杂薄壁钛合金铸件熔模精密铸造研究现状及发展[J];稀有金属材料与工程;2006年05期

2 孙敏杰;陈玉勇;李宝辉;赵而团;;钛铝基合金精铸用氧化物陶瓷型壳工艺研究[J];航天制造技术;2012年05期

3 陈玉勇;贾q，

本文编号：735143