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钛合金用复合粘结剂陶瓷型壳研制及界面反应研究

李建伟

   本文对BT20钛合金精铸用氧化物陶瓷型壳进行了研究,研制了一种新型钛精铸用复合粘结剂,解决了氧化锆型壳不能用热水脱蜡及用有机溶剂脱蜡对人体有害且污染环境的问题,经实验验证对熔融钛合金的稳定性良好,能用方便的热水脱蜡,且价格低廉。 对ZrO2(CaO)耐火材料的粒度级配进行了研究,结果表明,当细粉含量占20%时,粉料具有最大致密堆积程度,配制成的涂料具有最小的粘度和最大的悬浮率,保证了面层涂料的良好质量。 采用ZrO2(CaO)耐火材料做面层粉料,分别使用复合粘结剂和硅溶胶粘结剂配制涂料,研究了涂料中耐火材料粒度级配、粉液比、型壳焙烧温度和焙烧时间对面层型壳强度的影响。结果表明,涂料中细粉含量占20%,粉液比为4.2:1时所制备的型壳常温强度最大;随着焙烧温度的升高,面层型壳残余强度升高,焙烧2h时残余强度达到最大;ZrO2陶瓷型壳优化焙烧工艺为:型壳脱蜡干燥后在200℃保温1h,然后升温至1050℃保温2h,随炉冷却。 采用石墨型、复合粘结剂型壳和硅溶胶型壳浇注了BT20钛合金板件,组织分析表明,板件的边界层和基体组织均为层片状,其中石墨型壳铸件组织最为细小,其次为复合型壳铸件,硅溶胶型壳铸件最为粗大;随板厚的增加,边界层和基体组织变的粗大。 XRD衍射分析表明,浇注前陶瓷型壳表面中只有ZrO2、Ca0.15Zr0.85O1.85和少量的SiO2,浇注后型壳中却出现了Ca2TiSiO6、[Zr,Ca,Ti]O2和TiO2相,说明钛液扩散进入了型壳内部并与型壳材料发生了反应。 钛合金试样与型壳界面反应层分析表明:石墨型壳铸件表面非常光洁,没有界面反应层,只有一层渗碳层;硅溶胶型壳与铸件反应最严重,铸件表面呈黑色;复合粘结剂型壳与铸件反应较轻,铸件表面呈灰色;随板件厚度的增加,界面反应程度加深。……   
[关键词]:BT20钛合金;熔模精密铸造;陶瓷型壳;粘结剂;界面反应
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:哈尔滨工业大学2009年
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