Verbeeldingskracht: ontdek de oneindige mogelijkheden van keramische kernen

Keramische kern

De functie van de keramische kern is om een koelingkanaal te vormen binnen de blade, dus zijn prestaties en kwaliteit beïnvloeden rechtstreeks de kwaliteit van de holle blade. De keramische kern moet aan de volgende eisen voldoen: ① goede chemische stabiliteit en thermische stabiliteit; (2) Een kleine lineaire uitbreidingscoëfficiënt om een laag vervorming tijdens het gietproces te garanderen; ③ Geschikte porositeit, makkelijk te verwijderen vanuit de casting [38⇓-40]. Momenteel houden ontwikkelde landen de technologie voor de ontwikkeling van keramische kernen geheim en niet openbaar, en de internationale markt wordt gedomineerd door buitenlandse bedrijven. Wij hebben enige vooruitgang geboekt in het onderzoek naar keramische kernen.

1 Siliciumgebaseerde keramische kern

Kern van silicabased keramiek met kwartsglas als hoofdmateriaal, het meest gebruikte [41]. De vervaartemperatuur van de siliciumoxidegebaseerde keramische kern bedraagt doorgaans 1 100 ~ 1 250∘∘C, en de diensttemperatuur is ongeveer 1 550 ∘∘C. We hebben onderzocht hoe de deeltjesgrootte van de matrixpoeder, het sinterproces en toevoegingen invloed uitoefenen op de geïntegreerde eigenschappen van siliciumgebaseerde keramische kernen, de invloed van de sintertemperatuur en de deeltjesgrootteverdeling op de eigenschappen van porieuze silicakernkeramiek verkend, en de veranderingswetten van de sterkte van keramische kernen bij kamertemperatuur en hoge temperaturen onder verschillende sintertemperaturen begrepen. Zoals uit de figuur blijkt, is de geïntegreerde prestatie van de siliciumoxidakeramische kern het beste wanneer de sintertemperatuur 1 200 ∘∘C is. De invloed van de deeltjesgrootteverdeling op de porositeit van de keramische kern is een van de belangrijkste redenen voor de verandering van de prestaties van de keramische kern, en de kern met een uniforme poederverdeling heeft de beste geïntegreerde prestaties. Op basis hiervan wordt een methode voorgesteld om siliconeresine onder vacuüm in een silicagebaseerde keramische kern te infiltreren om zijn mechanische eigenschappen te verbeteren.

Samengestelde mineraliser

Naast het toevoegen van een enkele mineraliser, om de effecten van synergies tussen meerdere mineralisers op de prestaties van silicagebaseerde keramische kernen te onderzoeken, hebben we compositie-silicagebaseerde keramische kernen voorbereid door zirkoniumsilicaat-mullietvezel toe te voegen. De invloed van mullietvezel op de mechanische eigenschappen en hoge temperatuur-eigenschappen van keramische kernen is bestudeerd. De resultaten tonen aan dat met toenemende hoeveelheid mullietvezel de lineaire krimp van de keramische kern duidelijk afneemt en de porositeit geleidelijk toeneemt. Wanneer de massafractie van mullietvezel 1% bedraagt, neemt de buigsterkte van de keramische kern bij kamertemperatuur en gesimuleerde giettemperatuur aanzienlijk toe in vergelijking met die van een keramische kern met alleen zirkoniumsilicaat als mineraliser. Dit komt doordat de vezels discontinu in de keramische matrix zijn verdeeld en de rol spelen van verbindingenbruggen, het blokkeren van de scheurregelpaden, waardoor de buigsterkte van de keramische kern wordt verbeterd.

Oppervlakte-reactie van keramische kern en superlegering

Voor de turbinebladen van geavanceerde zware gas-turbines leidt de verhoging van het smeltpunt van superlegers en de vergroting van de bladgrootte tot een hoge giettemperatuur en een lange vaste wordingsperiode tijdens de productie van enkelkristalbladen [49], wat de reactietendens aan de interface van superleger/keramische kern/huls meer prominent maakt en ernstig de prestaties van superlegerbladen beïnvloedt. Om dit probleem beter te begrijpen, onderzochten we de grensreactie van nikkelbasis enkelkristal superleger CMSX-4 tijdens richtvastwording met een siliciumoxide keramische kern. De resultaten tonen aan dat er een continue aluminalaag en een discontinu carbide-rijke laag ontstaan aan de interface van het superleger/siliciumoxide keramische kern. Op basis hiervan analyseerden we de vormingsmechanismen van de grensreactie tussen nikkelbasis enkelkristal superleger en siliciumoxide keramische kern (zie Figuur 17), wat een basis biedt voor het optimaliseren van de samenstelling en eigenschappen van de keramische kern.