【摘 要】
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本文以耐火材料氧化镁为基体,以CaCO3、Al2O3为矿化剂,木粉为造孔剂,采用压制成型法制备了镁基陶瓷型芯,研究了矿化剂、造孔剂、制备工艺、烧结工艺等对型芯室温抗弯强度、烧结收缩率、气孔率、断口形貌和物相组成的影响,测试了型芯在醋酸溶液中的溶解溃散性。以400目氧化镁为基体,不同粒径Al2O3为矿化剂,随Al2O3粒径减小,陶瓷型芯抗弯强度提高,但溶解溃散性变差。以150目、200目和400目氧
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本文以耐火材料氧化镁为基体,以CaCO3、Al2O3为矿化剂,木粉为造孔剂,采用压制成型法制备了镁基陶瓷型芯,研究了矿化剂、造孔剂、制备工艺、烧结工艺等对型芯室温抗弯强度、烧结收缩率、气孔率、断口形貌和物相组成的影响,测试了型芯在醋酸溶液中的溶解溃散性。以400目氧化镁为基体,不同粒径Al2O3为矿化剂,随Al2O3粒径减小,陶瓷型芯抗弯强度提高,但溶解溃散性变差。以150目、200目和400目氧化镁粉为基体,Al2O3为矿化剂,研究了氧化镁不同颗粒级配对型芯性能的影响,当不同颗粒氧化镁粉质量比为M150:M200:M400=60:35:5,矿化剂Al2O3粒径为25μm时,型芯综合性能最好,此时陶瓷型芯抗弯强度为12.02 MPa,气孔率为25.93%,烧结收缩率为0.53%,醋酸溶解10h型芯质量损失率为37.59%,溶解溃散性良好。以400目氧化镁粉为基体,CaCO3为矿化剂制备陶瓷型芯。随着CaCO3添加量的增加,型芯抗弯强度降低;延长保温时间降低型芯溶解溃散性;综合分析,当CaCO3添加量为5%,烧结温度为1340℃,成型压力为6MPa,保温时间为0.5h时,型芯综合性能最好,此时抗弯强度为24.03MPa,烧结收缩率为0.97%,气孔率为28.12%,醋酸溶解10h型芯质量溶失比为55.80%,优于以Al2O3为矿化剂的型芯。同时发现,添加5wt.%CaCO3的陶瓷型芯,随烧结温度的变化,其性能变化缓慢,具有较好的稳定性。为进一步提高陶瓷型芯的溶解溃散性,以400目氧化镁为基体,CaCO3为矿化剂,200目木粉为造孔剂制备陶瓷型芯。造孔剂的添加有效提高型芯溶解溃散性的同时,也降低了型芯的抗弯强度,当CaCO3添加量为5%,木粉添加量为1%时陶瓷型芯综合性能最好,此时抗弯强度为10.56 MPa,烧结收缩率为0.46%,气孔率为31.31%,溶解溃散性良好。以环氧树脂为强化剂对型芯进行强化处理,含5wt.%CaCO3的陶瓷型芯,室温抗弯强度从23.28MPa增加到43.39MPa,提高86%,强化效果显著。采用陶瓷型芯浇注不锈钢铸件,并进行溶解脱芯实验,研究型芯实际应用时的溶解溃散能力。在分别添加1wt.%、3wt.%和5wt.%木粉的陶瓷型芯中,添加5wt.%木粉的陶瓷型芯溶失速率最快,为0.78mm/h;添加3wt.%木粉型芯溶失速率最慢,为0.49mm/h。
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