Původnost: Objevte nekonečné možnosti keramických jader

Keramické jádro

Funkce keramického jádra je tvořit chladičový kanál uvnitř lopatky, takže jeho výkon a kvalita přímo ovlivňují kvalitu prázdné lopatky. Keramické jádro by mělo splňovat následující požadavky: ① dobrá chemická stabilita a tepelná stabilita; (2) Malý lineární roztažnostní koeficient, aby se zajistilo minimální deformace během litního procesu; ③ Přiměřená poroznost, snadno odstraňovatelná z odlitku [38⇓-40]. V současnosti si vyvinuté země drží technologii vývoje keramických jader jako velmi důvěrnou a neotevřenou, mezinárodní trh je monopolizován zahraničními společnostmi. Dosáhli jsme určitých výsledků ve výzkumu keramických jader.

1 Keramické jádro na bázi křemičitanu

Jádro z keramiky na bázi křemene s kvartovým sklem jako hlavním materiálem, nejvíce používané [41]. Vypačovací teplota jádra z keramiky na bázi oxidu křemičitého je obvykle 1 100 ~ 1 250 ∘∘C a pracovní teplota dosahuje asi 1 550 ∘∘C. Studovali jsme vliv velikosti částic mateřského prášku, spalovacího procesu a přísad na kompletní vlastnosti keramických jader založených na křemenu, zkoumali jsme vliv spalovací teploty a distribuce velikosti částic na vlastnosti porézních keramických jader na bázi křemene a pochopili jsme změny pravidel síly keramických jader při pokojové i vysoké teplotě za různých spalovacích teplot. Jak je vidět na obrázku, když je spalovací teplota 1 200 ∘∘C, dosahují keramická jádra na bázi oxidu křemičitého nejlepších komplexních vlastností. Vliv distribuce velikosti částic na porozitu keramického jádra je jednou z hlavních příčin změny vlastností keramického jádra, a jádro s rovnoměrně rozloženým práškem má nejlepší kompletní vlastnosti. Na základě tohoto byl navržen způsob infiltrace křemového laku do keramického jádra na bázi křemene za vakuumu pro zlepšení jeho mechanických vlastností.

Složitý mineralizér

Kromě přidání jediného mineralizátoru, aby bylo možné prozkoumat účinky synergii mezi více mineralizátory na výkon keramických jáder z křemene, připravili jsme kompozitní keramická jádra z křemene doplněním zirkonového silikátu a vláken mullitu. Byly studovány účinky vláken mullitu na mechanické vlastnosti a vlastnosti vysokých teplot keramických jader. Výsledky ukazují, že s nárůstem obsahu vláken mullitu se lineární sbalování keramického jádra zřetelně snižuje a porozita postupně narůstá. Když hmotnostní frakce vláken mullitu je 1 %, pevnost při ohýbání keramického jádra při pokojové teplotě a simulované teplotě lití je výrazně zvýšena ve srovnání s keramickým jádrem, které má pouze zirkonový silikát jako mineralizátor. Důvodem je, že vlákna jsou v keramické matrici rozptýlena nepravidelně a plní roli spojovacího mostu, blokují cestu šíření trhlin a tak zvyšují pevnost při ohýbání keramického jádra.

Reakce na rozhraní keramického jádra a superalloy

Pro lopatky pokročilých těžkých plynových turbín zvýšení teploty tavení super slitiny a zvětšení rozměrů lopatek vedou k vysoké teplotě lití a dlouhému času solidifikace během přípravy jednkovinových lopatek [49], což zvyšuje reakční sklon na rozhraní mezi super slitinou/keramickým jádrem/obalovou slupkou, což vážně ovlivňuje vlastnosti super slitinových lopatek. Abychom tomuto problému lépe porozuměli, zkoumali jsme rozhraní reakce niklové jednkovinové super slitiny CMSX-4 během smerové solidifikace s keramickým jádrem oxidu síry. Výsledky ukazují, že na rozhraní mezi super slitinou a keramickým jádrem oxidu síry vzniká spojitá vrstva oxidu hořečnatého a nespojitá vrstva bohatá na karbidy. Na této základě jsme analyzovali mechanismus rozhraní reakce mezi niklovou jednkovinovou super slitinou a keramickým jádrem oxidu síry (viz obrázek 17), což poskytuje základ pro optimalizaci složení a vlastností keramického jádra.