淀粉原位固化制备高铝球石型芯及性能

　　高铝球石型芯是熔模铸造工艺中使用的一种高铝球石制品的简称，作为形成空心涡轮叶片内腔的转接体，其作用是形成空心涡轮叶片的内腔结构，与外型模及模壳共同保证涡轮叶片对空腔的尺寸精度要求。随着飞机涡轮叶片浇注温度的不断提高，氧化硅基高铝球石型芯已不能满足单晶叶片的浇注条件，研究并制备了高温性能更为优异的高铝球石型芯。

　　目前国内对高铝球石还处于研究阶段，应用较少，高铝球石型芯的制备方法主要有热压注法和凝胶注模法，但是这些方法成型工艺复杂不便于操作，由于成型过程中引进大量的有机物，在型芯烧结过程中还可能产生有害气体，影响环境。淀粉原位固化成型高铝球石型芯技术，该方法主要利用淀粉的凝胶化特性。该工艺便于操作，且淀粉在烧成过程中不产生有害气体，用该法制备的高铝球石型芯各项性能良好。采用淀粉原位固化成型技术制备高铝球石型芯，淀粉含量、氧化硅含量和烧成温度对所制备高铝球石型芯性能的影响，以及该种型芯在Na3AlF6熔盐中的溶解情况。采用煮沸法测试了高铝球石型芯的显气孔率，采用三点弯曲法测试了高铝球石型芯的抗弯强度，并采用X射线衍射分析高铝球石型芯的物相组成，采用SEM观察了高铝球石型芯的端口形貌。

　　淀粉含量对型芯性能的影响。采用正交的实验方法，选取的淀粉添加量分别为高铝球石粉料质量的4%、8%、12%、16%、20%。随着淀粉含量的增加，所制备高铝球石型芯的气孔率持续增加，室温抗弯强度持续减小。氧化硅含量对高铝球石型芯性能的影响。所选取的氧化硅添加量分别为高铝球石粉料质量的5%、10%、15%、20%、25%。随着氧化硅含量的增加，所制备高铝球石型芯的气孔率与室温抗弯强度均是先增加后减小，并在15%时气孔率达到最大值。

　　烧结温度对高铝球石型芯性能的影响。所选取的烧结温度分别为1350℃、1400℃、1450℃、1500℃。随着烧结温度的升高，所制备高铝球石型芯的气孔率呈下降趋势，室温抗弯强度则呈增大趋势。烧成后型芯试样的XRD衍射，随着氧化硅含量的增加和烧结温度的提高，型芯中生成莫来石的量不断增加，这主要是氧化硅与高铝球石反应的结果，在高温下，氧化硅与高铝球石更能充分的反应。

　　在高温热台下实时观察了烧结后高铝球石型芯在熔盐Na3AlF6中的溶解情况，发现在960℃下，型芯边缘开始溶解，在1000℃下保温0.5h即可观察到所加入的小块型芯完全溶解，这说明所制备的高铝球石型芯在Na3AlF6熔盐中的脱芯性能良好。淀粉原位固化是一种良好的制备高铝球石型芯的方法，通过本工艺制备的高铝球石型芯显气孔率在31%～42%，室温抗弯强度在32MPa～44MPa，且脱芯性能良好，可以满足单晶叶片浇注使用条件。

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