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采用熔模铸造陶瓷型壳的制备方法来制备精密喷射成形高合金钢部件用陶瓷底模。先后采用硅溶胶作粘结剂,钇稳定氧化锆粉、锆英石粉、α-氧化铝粉作为面层型壳耐火材料,锆英石粉作为背层型壳耐火材料,研究型壳制备工艺参数对型壳性能的影响;对型壳热力学性能进行对比分析,经过实验得出粉液比为4.0g/ml,在1350℃无压烧结的多层锆英石粉型壳具有较好的性能,能够作为精密喷射成形高合金钢部件的陶瓷底模使用。
主要结论如下:
(1)粉液比对料浆以及型壳的性能起着关键的作用。锆英石型壳料浆的最佳粉液比是4.0g/ml。
(2)型壳在无风条件下干燥时主要影响因素是环境温度及环境湿度。无风条件下干燥型壳,最合适的干燥条件是环境温度22±2℃,环境湿度50%~70%。
(3)平均粒径1μm的钇稳定氧化锆,在以硅溶胶作粘结剂时制备的型壳干燥时会发生严重的开裂。分析其主要原因之一是粉料过细,表面能过高,导致胶凝过快。用200目锆英石粉作耐火材料制备的料浆在型壳干燥时不开裂。
(4)随着烧结温度的提高,陶瓷型壳的收缩率提高,致密度增大,抗弯强度及抗压强度均增大。锆英石型壳经1350℃烧结后,收缩率为1.7%,致密度达75%以上,抗弯强度26MPa,抗压强度73MPa。
(5)用功率3kW的电炉加热锆英石陶瓷型壳底部,30分钟后10毫米厚的型壳表面温度可达600℃以上;35毫米厚的型壳在50分钟后表面温度可达500℃以上。
(6)制得直径达400mm以上,表面有精细结构的锆英石陶瓷型壳。