本文關(guān)鍵詞：鎳基單晶葉片用短切碳纖維改性型殼的制備與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：定向凝固技術(shù)制備鎳基高溫合金單晶葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)及工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)制造中的關(guān)鍵技術(shù)。定向凝固過(guò)程中型殼工作條件十分惡劣,型殼的性能直接關(guān)系到葉片的質(zhì)量及成品率。目前廣泛使用的鎳基高溫合金單晶葉片定向凝固型殼,存在著型殼熱阻大、強(qiáng)度低、抗變形能力差、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等諸多問(wèn)題,難以滿(mǎn)足鎳基高溫合金定向凝固的生產(chǎn)要求。本文研究不同長(zhǎng)度、含量的短切碳纖維對(duì)剛玉型殼的改性效果,探索了短切碳纖維對(duì)制殼漿料運(yùn)動(dòng)粘度、型殼層厚、型殼干燥性能的影響規(guī)律,獲得了改性型殼的制備工藝;制備了短切碳纖維改性型殼試樣,研究了短切碳纖維對(duì)型殼常溫強(qiáng)度、燒結(jié)強(qiáng)度、型殼抗變形能力、型殼線(xiàn)量變化等性能的影響;進(jìn)行普通型殼與改性型殼的定向凝固實(shí)驗(yàn),測(cè)試了合金凝固溫度梯度,對(duì)比研究了單晶鑄件的宏觀形貌、微觀形貌。型殼制備工藝研究表明:通過(guò)短切碳纖維預(yù)先添加到硅溶膠中攪拌的方法,使碳纖維在漿料中分布均勻;加入短切碳纖維,硅溶膠漿料的運(yùn)動(dòng)粘度增大,纖維含量低于7g/L,可保證正常涂掛操作,粘度增大提升了型殼單層涂掛厚度,最高提升101%,這減少了型殼涂掛次數(shù),縮短了型殼生產(chǎn)周期;通過(guò)延長(zhǎng)1小時(shí)型殼干燥時(shí)間,保證短切碳纖維改性型殼干燥徹底;通過(guò)真空焙燒工藝防止碳纖維燒損;最終成功制備了短切碳纖維改性型殼。型殼強(qiáng)度研究表明:相比未加入碳纖維的型殼試樣,加入碳纖維的平直型殼試樣常溫強(qiáng)度、燒結(jié)強(qiáng)度都有明顯提高,最高分別達(dá)到6.31Mpa、10.73MPa,分別提升了116%、92%;邊角型殼試樣常溫強(qiáng)度、燒結(jié)強(qiáng)度最高達(dá)到3.32Mpa、10.98Mpa,分別提高了97%、148%。隨著纖維加入量、纖維長(zhǎng)度的增加型殼強(qiáng)度都呈增大趨勢(shì),但并非無(wú)限制的,當(dāng)纖維加入量達(dá)到一定程度后,殼型強(qiáng)度提升開(kāi)始放緩,甚至出現(xiàn)強(qiáng)度降低;纖維長(zhǎng)度也有同樣趨勢(shì),達(dá)到一定纖維含量時(shí),纖維長(zhǎng)度越大強(qiáng)度越低。型殼抗變形研究表明:隨著短切碳纖維含量的增加,型殼試樣的中溫線(xiàn)收縮率、高溫線(xiàn)收縮率都減小,最低分別為0.04%和0.74%;型殼高溫線(xiàn)收縮率顯著大于型殼中溫線(xiàn)收縮率;添加短切碳纖維對(duì)型殼抵抗高溫變形的能力都有一定的提升,隨著碳纖維含量、長(zhǎng)度的增加,型殼試樣的高溫自重變形減小,最小為0.72%。單晶定向凝固實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:短切碳纖維改性型殼比普通型殼能提供更大的凝固溫度梯度,測(cè)得最高凝固溫度梯度為66℃;相同的凝固工藝參數(shù)下短切碳纖維改性型殼能消除因型殼散熱較慢導(dǎo)致的雜晶,并改善單晶組織;在3 mm/s的抽拉速率下,短切碳纖維改性型殼制備的單晶一次枝晶間距為296.2μm,二次枝晶間距為65.6μm,相比于普通型殼,短切碳纖維改性型殼制得的單晶鑄件一次枝晶、二次枝晶組織更為細(xì)小,枝晶間距更加均勻。
【關(guān)鍵詞】：定向凝固 陶瓷型殼 短切碳纖維 制備 性能 單晶組織
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG132.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-28
• 1.1 選題意義13
• 1.2 定向凝固用型殼的結(jié)構(gòu)與性能13-16
• 1.2.1 定向凝固用型殼概述13-14
• 1.2.2 型殼組成及結(jié)構(gòu)14-15
• 1.2.3 型殼的主要性能與影響因素15-16
• 1.3 型殼制備研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 制殼材料發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 制殼工藝發(fā)展現(xiàn)狀17-19
• 1.4 型殼改性技術(shù)研究進(jìn)展19-27
• 1.4.1 型殼改性技術(shù)概述19
• 1.4.2 礦化劑改性技術(shù)19-21
• 1.4.3 導(dǎo)熱體改性技術(shù)21-24
• 1.4.4 纖維改性技術(shù)24-26
• 1.4.5 其他添加物改性技術(shù)26-27
• 1.5 本課題的主要研究?jī)?nèi)容27-28
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法28-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料28-31
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)用制殼材料28-30
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)用碳纖維30
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)用合金材料30-31
• 2.2 型殼試樣制備31-32
• 2.3 型殼性能實(shí)驗(yàn)32-35
• 2.3.1 型殼線(xiàn)收縮率測(cè)試32-33
• 2.3.2 型殼抗彎強(qiáng)度測(cè)試33
• 2.3.3 型殼邊角強(qiáng)度測(cè)試33-34
• 2.3.4 型殼高溫自重變形測(cè)試34-35
• 2.4 定向凝固實(shí)驗(yàn)35-36
• 第三章 短切碳纖維改性型殼的制備研究36-49
• 3.1 引言36
• 3.2 短切碳纖維對(duì)漿料運(yùn)動(dòng)粘度的影響36-39
• 3.2.1 漿料運(yùn)動(dòng)粘度換算36-37
• 3.2.2 短切碳纖維含量對(duì)漿料運(yùn)動(dòng)粘度的影響37-38
• 3.2.3 短切碳纖維長(zhǎng)度對(duì)漿料運(yùn)動(dòng)粘度的影響38-39
• 3.3 短切碳纖維對(duì)涂掛厚度的影響39-41
• 3.3.1 短切碳纖維對(duì)平直型殼涂掛厚度的影響39-40
• 3.3.2 短切碳纖維對(duì)尖角型殼涂掛厚度的影響40-41
• 3.4 短切碳纖維對(duì)型殼干燥時(shí)間的影響41-43
• 3.5 短切碳纖維改性型殼微觀形貌43-44
• 3.6 短切碳纖維改性型殼制備工藝優(yōu)化44-48
• 3.6.1 改進(jìn)漿料配方44-45
• 3.6.2 碳纖維添加方法45-46
• 3.6.3 型殼掛漿、淋砂工藝46
• 3.6.4 型殼干燥工藝46-47
• 3.6.5 型殼脫蠟工藝47-48
• 3.6.6 型殼焙燒工藝48
• 3.7 本章小結(jié)48-49
• 第四章 短切碳纖維改性型殼的強(qiáng)度研究49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 短切纖維對(duì)型殼抗彎強(qiáng)度的影響規(guī)律49-51
• 4.2.1 型殼抗彎強(qiáng)度測(cè)試參數(shù)49-50
• 4.2.2 短切碳纖維對(duì)常溫強(qiáng)度的影響規(guī)律50-51
• 4.2.3 短切碳纖維對(duì)燒結(jié)強(qiáng)度的影響規(guī)律51
• 4.3 短切碳纖維對(duì)型殼邊角強(qiáng)度的影響規(guī)律51-54
• 4.3.1 型殼邊角強(qiáng)度試驗(yàn)參數(shù)51-52
• 4.3.2 短切碳纖維對(duì)型殼邊角強(qiáng)度的影響52-54
• 4.4 短切碳纖維改性型殼的增強(qiáng)機(jī)制54-57
• 4.4.1 型殼試樣宏觀失效分析54-55
• 4.4.2 型殼斷口微觀形貌分析55-56
• 4.4.3 型殼試樣相分析56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 第五章 短切碳纖維改性型殼的抗變形性能研究59-70
• 5.1 引言59-60
• 5.2 短切碳纖維對(duì)型殼線(xiàn)量變化的影響60-64
• 5.2.1 型殼線(xiàn)量變化測(cè)試參數(shù)60
• 5.2.2 型殼中溫線(xiàn)量變化60-62
• 5.2.3 型殼高溫線(xiàn)量變化62-64
• 5.3 短切碳纖維對(duì)型殼高溫自重變形的影響64-69
• 5.3.1 高溫自重變形的計(jì)算64-65
• 5.3.2 碳纖維含量的影響65-68
• 5.3.3 碳纖維長(zhǎng)度的影響68-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 短切碳纖維改性型殼制備的單晶鑄件組織研究70-78
• 6.1 引言70
• 6.2 短切碳纖維改性型殼澆注鑄件的凝固溫度梯度70-72
• 6.2.1 溫度梯度的測(cè)量70-71
• 6.2.2 溫度梯度測(cè)量結(jié)果與分析71-72
• 6.3 短切碳纖維改性型殼制備的單晶鑄件宏觀組織分析72-74
• 6.3.1 定向凝固實(shí)驗(yàn)參數(shù)72-73
• 6.3.2 單晶宏觀組織73-74
• 6.4 短切碳纖維改性型殼制備的單晶鑄件微觀組織分析74-77
• 6.4.1 枝晶間距的計(jì)算74-75
• 6.4.2 一次枝晶形貌與枝晶間距分析75-76
• 6.4.3 二次枝晶形貌與枝晶間距分析76-77
• 6.5 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-80
• 參考文獻(xiàn)80-86
• 致謝86-87
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及其他科研成果87

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