Изобретательность: откройте безграничные возможности керамических сердечников

Керамический сердечник

Функция керамического сердечника заключается в формировании охлаждающего канала внутри лопасти, поэтому его характеристики и качество напрямую влияют на качество полой лопасти. Керамический сердечник должен соответствовать следующим требованиям: ① хорошая химическая стабильность и термостабильность; (2) малый коэффициент линейного расширения для обеспечения низкой деформации во время процесса литья; ③ подходящая пористость, чтобы легко удаляться с готового отливка [38⇓-40]. На данный момент, развитые страны рассматривают технологию производства керамических сердечников как высоко конфиденциальную информацию, международный рынок находится под монополией иностранных компаний. Мы достигли определенных результатов в исследовании керамических сердечников.

1 Керамический сердечник на основе кремния

Керамическое ядро на основе кремнезема с кварцевым стеклом как основным материалом, наиболее широко используемое [41]. Температура обжига керамического ядра на основе оксида кремния обычно составляет 1100 ~ 1250°C, а температура применения около 1550°C. Мы изучили влияние размера частиц матричного порошка, процесса спекания и добавок на комплексные свойства керамических ядер на основе кремния, исследовали влияние температуры спекания и распределения размеров частиц на свойства пористых кремнеземных керамических ядер и выявили закономерности изменения прочности керамических ядер при комнатной и высокой температуре при различных температурах спекания. Как видно из рисунка, при температуре спекания 1200°C комплексные свойства керамического ядра на основе оксида кремния являются лучшими. Влияние распределения размеров частиц на пористость керамического ядра является одной из главных причин изменения его свойств, а равномерное распределение порошкового ядра обеспечивает наилучшие комплексные свойства. На основе этого предложена методика пропитки кремнеземного керамического ядра силиконовой смолой в вакуумных условиях для улучшения его механических свойств.

Сложный минерализатор

Помимо добавления одного минерализатора, для изучения эффектов синергии между несколькими минерализаторами на производительность керамических сердечников на основе кремнезема мы подготовили композитные керамические сердечники, добавив цирконийсилликат-моллителеволокно. Исследовались влияния моллителеволокна на механические свойства и свойства при высокой температуре керамических сердечников. Результаты показывают, что с увеличением содержания моллителеволокна линейное усыхание керамического сердечника заметно уменьшается, а пористость постепенно возрастает. Когда массовая доля моллителеволокна составляет 1%, гибкая прочность керамического сердечника при комнатной температуре и моделируемой температуре литья значительно повышается по сравнению с керамическим сердечником, в котором используется только цирконийсилликат как минерализатор. Это происходит потому, что волокна непрерывно распределены в керамической матрице и играют роль соединяющего моста, блокирующего путь распространения трещин, что, таким образом, улучшает гибкую прочность керамического сердечника.

Поверхностная реакция керамического ядра и супeralloys

Для лопаток турбин современных тяжелых газовых турбин повышение температуры плавления супeralloys и увеличение размера лопатки приводят к высокой температуре заливки и длительному времени затвердевания при изготовлении одно kristallicеских лопаток [49], что усиливает реакционную склонность на границе супeralloy/керамический сердечник/оболочка, серьезно влияя на характеристики супeralloy лопаток. Для дальнейшего изучения этой проблемы мы исследовали межфазную реакцию никелевого одно kristallicеского супeralloy CMSX-4 во время направленного затвердевания с керамическим сердечником из оксида кремния. Результаты показывают, что на границе супeralloy/керамический сердечник из оксида кремния образуется непрерывный слой оксида алюминия и непрерывный обогащенный карбидный слой. На этом основании мы проанализировали механизм образования межфазной реакции между одно kristallicеским никелевым супeralloy и керамическим сердечником из оксида кремния (см. рисунок 17), что предоставляет основу для оптимизации состава и свойств керамического сердечника.