论文摘要：Al2O3基陶瓷型芯的制备与腐蚀性能研究

随着航空发动机推重比的逐渐提高，涡轮叶片的内腔越来越复杂。SiO2基陶瓷型芯已不能满足高温合金叶片的浇注条件，而Al2O3基陶瓷型芯由于具有化学稳定性高、抗蠕变性能好等许多突出的优点，适用于高温合金叶片的浇注，但目前Al2O3基陶瓷型芯的脱芯速度还不能满足工业生产的需要。本研究首先采用干压成型和等静压成型两种方式制备了Al2O3陶瓷型芯，通过比较采用这两种成型方法制备的Al2O3陶瓷型芯的微结构、强度和腐蚀性能来确定合适的成型方法。综合SiO2基和Al2O3基型芯的优点，制备出SiO2含量不同的Al2O3-SiO2体系陶瓷型芯，研究了Al2O3-SiO2体系陶瓷型芯的收缩率、气孔率、物相、微结构和强度以及SiO2含量、腐蚀温度和碱液浓度对陶瓷型芯腐蚀性能的影响。为提高型芯的烧结性能，添加TiO2为烧结助剂，TiO2添加量为2%，研究了TiO2对Al2O3及Al2O3-SiO2体系陶瓷型芯性能的影响。所制备的陶瓷型芯均在1350 ℃进行烧结，保温时间为2 h。研究结果表明，采用干压和等静压这两种成型方法制备的Al2O3陶瓷型芯的气孔率、微结构及腐蚀性等相差不大，但采用等静压法制备的Al2O3陶瓷型芯力学性能优异，因此，等静压是较理想的成型方法。采用等静压成型制备的Al2O3-SiO2体系陶瓷型芯的主晶相均为α-Al2O3，SiO2含量≥10%时有莫来石相生成。陶瓷型芯的收缩率和气孔率均随SiO2含量的增加而略有增大。室温抗弯强度随SiO2含量增加而下降； SiO2含量≤10%的Al2O3-SiO2体系陶瓷型芯的高温强度随着SiO2含量的增加而增大，在1350 ℃的高温强度达27.0 MPa，高于Al2O3陶瓷型芯同温度下的高温强度。SiO2含量为10%的Al2O3-SiO2体系陶瓷型芯在190 ℃的50%NaOH溶液中腐蚀效果最好，腐蚀8 h就可以溃散成粉。添加TiO2后Al2O3陶瓷型芯的收缩率显著增加，气孔率明显降低，室温强度增加了近200 MPa，高温强度则略有增加，腐蚀失重率急剧下降。加入TiO2可使低SiO2含量的Al2O3-SiO2体系陶瓷型芯的室温强度和高温强度得到提高，93%Al2O3-5%SiO2-2%TiO2体系陶瓷型芯的室温强度达99.4 MPa，在1350 ℃的高温强度达35. 7 MPa。TiO2促进了莫来石的生成，且莫来石的量随SiO2含量的增加而显著增加。加入TiO2后Al2O3-SiO2型芯的收缩率增加，气孔率略有降低，腐蚀性变差，腐蚀时需采用高碱液浓度并在较高的温度条件下进行。

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