随着汽车、船舶、兵器及航空航天工业的迅猛发展,市场催生了对带有复杂内腔和弯曲孔道合金铸造零部件的大量需求,而大部分的此类铸件要求使用陶瓷型芯来成型。但在清理时,通常陶瓷型芯采用混合碱法、碱溶液法、压力脱芯法、氢氟酸法、机械振动来脱除,脱芯效率低、成本高、环境污染大。因此,要求开发一种具有高的强度、高的尺寸精度及可靠性、良好的溃散、易脱除性的型芯。可溶性陶瓷型芯能很好地解决这些问题,而且在铸件浇注过程中不产生有害气体,清理时,方便快捷,无振动和噪音,并使铸件具有光滑的内表面和良好的尺寸精度,同时节省劳力并改善铸造车间的环境卫生。 本文以电熔刚玉粉为基体耐火陶瓷材料,锆砂和石英粉为辅助耐火陶瓷材料,以Na3PO4、NaAlO2、NaCl 为粘结剂,少量的氧化钙粉末作矿化剂,适量的聚乙二醇和水为增塑剂,设计并制备出可溶性陶瓷型芯。并对型芯的性能进行了实验测定,研究了可溶性氧化铝基陶瓷型芯的烧结温度、材料组分、增塑剂、矿化剂和粘结剂对该种型芯强度、收缩率、内部组织结构和水溶性能的影响。 得出以下主要结论: 1、通过型芯耐火陶瓷材料的组成对型芯性能的影响研究分析得出:制备出的可溶性氧化铝基陶瓷型芯中耐火陶瓷材料的最佳配比是锆英粉:石英粉:刚玉粉=3:10:85。 2、不同的粘结剂对型芯试样性能有着较大的影响。当型芯中粘结剂熔点是1340℃以上的Na3PO4和NaAlO2粘结剂时,型芯的抗拉、抗弯强度都较大,能满足高温合金和单晶的浇注要求,当粘结剂Na3PO4或NaAlO2含量为10%时,型芯的性能最佳。其中粘结剂Na3PO4对型芯的影响效果比NaAlO2要好;当型芯中的粘结剂是熔点为801℃的NaCl时,型芯的强度比使用以上两种粘结剂型芯的强度要低,此时型芯满足中低温合金(如:铝合金)的浇注要求,并且水溶性能非常好,当粘结剂NaCl含量为10~20%时型芯的性能最好。 3、通过不同烧结工艺来对型芯试样性能进行研究发现,当烧结温度为1400℃时型芯试样的强度、变形量、可溶性各个方面性能最好。此时,型芯的抗拉强度达到4.010MPa,收缩率较小为1.25%,型芯变形较小,可溶性能和内部组织结构都比1500℃的烧结温度要好。本实验制备可溶性氧化铝基陶瓷型芯的烧结工艺为:室温经150分钟升至300℃保温60分钟,经300分钟升至1400℃保温30分钟,然后随炉冷却至100℃,取出冷却至室温。 4、本实验通过对耐火陶瓷材料石英粉SiO2,矿化剂氧化钙和增塑剂聚乙二醇对型芯性能的影响作了研究。结果表明:石英粉(SiO2)含量越高,型芯的收缩率越大,型芯的室温抗弯、抗拉强度就越高,在SiO2为10%时有最大值分别是36.44MPa和4.20Mpa,随后稍微变小;型芯中起增强剂作用的氧化钙含量为3%时,对型芯的强度具有最佳的增强效果;型芯内增塑剂聚乙二醇的含量为5%时,型芯的湿压强度达到最佳最有利于型芯成型;作为增塑剂的聚乙二醇的最佳使用...