高纯部分稳定氧化锆泡沫陶瓷过滤器的制备与应用研究

摘要

泡沫陶瓷过滤器因其对金属液的良好净化作用，正广泛应用于各种合金产品的铸造生产中。部分稳定氧化锆（PSZ）质泡沫陶瓷具有高耐火度及良好的化学稳定性等优点，被认为是一种理想的高温合金（如铸钢、镍合金等）熔液的过滤器。目前，因难以解决有效控制氧化锆相变的关键性问题，此类产品的生产在国内尚属空白。本课题正是针对此问题，通过大量的实验对PSZ泡沫陶瓷过滤器的制备工艺及其应用进行研究和探索。 对泡沫陶瓷的制备工艺，如粘结剂的选择及烧结工艺等进行了成功的改进。用制备出的Mg–PSZ泡沫陶瓷过滤器对42CrMo钢特种车转向节壳体铸件进行了过滤实验，浇铸过程中过滤器无一破损，最大有效过滤重量达115Kg；对过滤与未过滤试样进行拉伸试验，结果显示过滤试样的延伸率大大提高；利用扫描电镜和能谱仪对过滤与未过滤试样的抛光平面及断口形貌进行观察，发现在过滤后的试样中，20μm以上的夹杂物大大减少，20μm以下的夹杂物也明显偏小和偏少。在试验工作后期，利用扫描电镜、X射线衍射仪对泡沫陶瓷过滤器的晶相组成、组织形貌进行了分析检测，其结果显示：制成的氧化锆泡沫陶瓷过滤器四方相稳定率达到30％～80％，晶粒发育良好，结合紧密，并出现形貌独特的网状组织，断口呈现穿晶断裂特征并有明显的韧窝结构。