金属Al粉对氧化硅基陶瓷型芯的性能及组织的影响

李鑫¹，牛书鑫¹，姚建省¹，唐定中¹，曹春晓¹，闫军浩²

1. 中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料国防科技重点实验室2. 天津大学材料科学与工程学院

摘 要：本工作以石英玻璃粉作为基体材料,白刚玉粉作为矿化剂,金属Al粉作为添加剂,制备了氧化硅基陶瓷型芯。研究了不同含量金属Al粉对氧化硅基陶瓷型芯收缩率、物理性能、显微组织和相组成的影响。研究结果表明,在型芯烧结过程中,金属Al粉受热氧化形成Al₂O₃,伴随着体积膨胀和重量增加,可以抑制陶瓷型芯的烧结收缩和铸造收缩。Al粉对烧结过程中的方石英析晶无明显抑制作用,铸造过程中由于型芯骨架结构的松散程度增加,型芯的高温抗变形能力降低。当铝粉含量为1wt%时,陶瓷型芯综合性能良好,三维方向的烧结收缩率分别为0.01%、0.03%、0.03%,气孔率为28.58%,挠度为0.57 mm,抗弯强度为12.1 MPa。制备的陶瓷型芯能够满足高温合金定向凝固需求,并有望能提高空心涡轮叶片的内腔尺寸精度。

关键词：氧化硅基陶瓷型芯;铝粉;烧结收缩率;空心叶片;