氧化铝基陶瓷型芯的脱芯设备与工艺

摘要

随着航空发动机推重比的逐渐提高，硅基陶芯已经不能适应高级单晶和共晶叶片的浇铸条件，而氧化铝陶瓷型芯的冶金化学稳定性高、抗蠕变性能好，可保证内腔结构复杂叶片的尺寸精度、合格率并降低叶片制造成本，因此很适合高级单晶和共晶浇铸条件使用。但是型芯需要完全脱除才能保证叶片的气冷效果，而目前氧化铝陶瓷型芯的脱除速度还不能满足工业生产的需要。因此，提高脱芯速度是氧化铝陶瓷型芯应用的关键。本文研究了常压和压力两种氧化铝陶芯脱芯方法及其影响因素。主要研究内容与研究结果如下： (1)研制了一套压力脱芯设备，包括熔融碱反应脱芯装置和沸水溶芯装置两部分，通过压力脱芯试验证实它能够达到脱芯工艺的要求。 (2)研究了氧化铝陶芯的组成与微结构对脱芯性能的影响，发现活性添加剂的量应控制在13％才能同时保证铸件内腔的尺寸精度和脱芯性能；型芯的孔隙率应控制在35％以上才能保证常压下易于脱除；球混型芯要比手混型芯的脱芯性更好。 (3)研究了氧化铝陶芯的脱芯工艺参数对脱芯性能的影响，发现脱芯正压力应该大于3atm才能起作用，负压力脱芯效果更明显；一次性碱煮时间应不大于4小时，同时施加较大的压力或抽真空。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1陶瓷型芯

1.1.1对陶瓷型芯的要求

1.1.2陶瓷型芯的分类

1.1.3陶瓷型芯研究现状

1.2陶瓷型芯的制备方法

1.3氧化铝基陶瓷型芯的脱芯研究现状

1.3.1机械清除法

1.3.2化学腐蚀法

1.3.3化学腐蚀结合物理法

1.3.4脱芯效果检查

1.4本文的选题依据和研究目标

1.4.1选题依据

1.4.2研究目标

1.4.3研究内容

参考文献

第二章脱芯设备的设计和制造

2.1前言

2.2脱芯设备的设计要求

2.3熔融碱反应脱芯设备的设计计算

2.3.1内压圆筒设计计算

2.3.2平盖设计计算

2.3.3法兰和密封圈的选取

2.3.4紧固螺栓计算

2.3.5开孔补强设计

2.3.6压力表的选用

2.3.7安全阀的选用

2.3.8电炉理论功率设计

2.3.9熔融碱反应脱芯装置加工

2.3.10熔融碱反应脱芯装置的改进

2.3.11熔融碱反应蜕芯装置加工图纸

2.4沸水溶芯设备的设计计算

2.4.1电炉理论功率设计

2.4.2沸水溶芯装置加工

2.4.3沸水溶芯设备加工图纸

参考文献

第三章常压脱芯的影响因素

3.1前言

3.2性能测试及设备

3.2.1室温和高温抗弯强度

3.2.2开气孔率与体积密度

3.2.3烧结收缩率

3.2.4显微结构观察

3.3试验过程

3.4试验结果及分析讨论

3.4.1试验结果

3.4.2添加剂对于常压脱芯的影响

3.4.3孔隙率对于常压脱芯的影响

3.4.4添加剂的分布对常压脱芯的影响

3.4.5混料工艺对于常压脱芯的影响

3.4本章小结

参考文献

第四章压力脱芯的影响因素

4.1前言

4.2压力脱芯机理

4.3试验分析设备

4.3.1物相分析

4.3.2显微结构观察

4.4试验结果及分析

4.4.1减重分析

4.4.2显微结构分析

4.4.3 X射线衍射分析

4.5本章小结

参考文献

第五章脱芯效果检查

5.1前言

5.2试验过程和结果

5.3无损检测残芯

5.4本章小结

参考文献

结论

附录-熔融碱反应脱芯装置加工图纸

附录-沸水溶芯装置加工图纸

致谢

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