本文關鍵詞：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】：定向凝固技術制備鎳基高溫合金單晶葉片是航空發(fā)動機及工業(yè)燃氣輪機制造中的關鍵技術。定向凝固過程中型殼工作條件十分惡劣,型殼的性能直接關系到葉片的質(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、強度低、抗變形能力差、生產(chǎn)周期長等諸多問題,難以滿足鎳基高溫合金定向凝固的生產(chǎn)要求。本文研究不同長度、含量的短切碳纖維對剛玉型殼的改性效果,探索了短切碳纖維對制殼漿料運動粘度、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型殼常溫強度、燒結強度、型殼抗變形能力、型殼線量變化等性能的影響;進行普通型殼與改性型殼的定向凝固實驗,測試了合金凝固溫度梯度,對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:通過短切碳纖維預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,硅溶膠漿料的運動粘度增大,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;通過延長1小時型殼干燥時間,保證短切碳纖維改性型殼干燥徹底;通過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度、燒結強度都有明顯提高,最高分別達到6.31Mpa、10.73MPa,分別提升了116%、92%;邊角型殼試樣常溫強度、燒結強度最高達到3.32Mpa、10.98Mpa,分別提高了97%、148%。隨著纖維加入量、纖維長度的增加型殼強度都呈增大趨勢,但并非無限制的,當纖維加入量達到一定程度后,殼型強度提升開始放緩,甚至出現(xiàn)強度降低;纖維長度也有同樣趨勢,達到一定纖維含量時,纖維長度越大強度越低。型殼抗變形研究表明:隨著短切碳纖維含量的增加,型殼試樣的中溫線收縮率、高溫線收縮率都減小,最低分別為0.04%和0.74%;型殼高溫線收縮率顯著大于型殼中溫線收縮率;添加短切碳纖維對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%。單晶定向凝固實驗結果表明: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小,枝晶間距更加均勻。
【關鍵詞】：定向凝固 陶瓷型殼 短切碳纖維 制備 性能 單晶組織
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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構與性能13-16
• 1.2.1 定向凝固用型殼概述13-14
• 1.2.2 型殼組成及結構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 型殼改性技術研究進展19-27
• 1.4.1 型殼改性技術概述19
• 1.4.2 礦化劑改性技術19-21
• 1.4.3 導熱體改性技術21-24
• 1.4.4 纖維改性技術24-26
• 1.4.5 其他添加物改性技術26-27
• 1.5 本課題的主要研究內(nèi)容27-28
• 第二章 實驗材料及實驗方法28-36
• 2.1 實驗材料28-31
• 2.1.1 實驗用制殼材料28-30
• 2.1.2 實驗用碳纖維30
• 2.1.3 實驗用合金材料30-31
• 2.2 型殼試樣制備31-32
• 2.3 型殼性能實驗32-35
• 2.3.1 型殼線收縮率測試32-33
• 2.3.2 型殼抗彎強度測試33
• 2.3.3 型殼邊角強度測試33-34
• 2.3.4 型殼高溫自重變形測試34-35
• 2.4 定向凝固實驗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 短切碳纖維對漿料運動粘度的影響36-39
• 3.2.1 漿料運動粘度換算36-37
• 3.2.2 短切碳纖維含量對漿料運動粘度的影響37-38
• 3.2.3 短切碳纖維長度對漿料運動粘度的影響38-39
• 3.3 短切碳纖維對涂掛厚度的影響39-41
• 3.3.1 短切碳纖維對平直型殼涂掛厚度的影響39-40
• 3.3.2 短切碳纖維對尖角型殼涂掛厚度的影響40-41
• 3.4 短切碳纖維對型殼干燥時間的影響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48-49
• 第四章 短切碳纖維改性型殼的強度研究49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 短切纖維對型殼抗彎強度的影響規(guī)律49-51
• 4.2.1 型殼抗彎強度測試參數(shù)49-50
• 4.2.2 短切碳纖維對常溫強度的影響規(guī)律50-51
• 4.2.3 短切碳纖維對燒結強度的影響規(guī)律51
• 4.3 短切碳纖維對型殼邊角強度的影響規(guī)律51-54
• 4.3.1 型殼邊角強度試驗參數(shù)51-52
• 4.3.2 短切碳纖維對型殼邊角強度的影響52-54
• 4.4 短切碳纖維改性型殼的增強機制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 短切碳纖維對型殼線量變化的影響60-64
• 5.2.1 型殼線量變化測試參數(shù)60
• 5.2.2 型殼中溫線量變化60-62
• 5.2.3 型殼高溫線量變化62-64
• 5.3 短切碳纖維對型殼高溫自重變形的影響64-69
• 5.3.1 高溫自重變形的計算64-65
• 5.3.2 碳纖維含量的影響65-68
• 5.3.3 碳纖維長度的影響68-69
• 5.4 本章小結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 溫度梯度的測量70-71
• 6.2.2 溫度梯度測量結果與分析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 定向凝固實驗參數(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77-78
• 結論78-80
• 參考文獻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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1 ;型殼焙燒澆注生產(chǎn)線[J];鑄造機械;1977年03期

2 姜不居,黃將勝,閻雙景,尚桂芳;冷殼吸鑄型殼的研究[J];特種鑄造及有色合金;1986年06期

3 趙恒義;熔煉鑄造型殼廢棄物組成及其再利用分析[J];現(xiàn)代鑄鐵;2004年06期

4 蔣文明;樊自田;廖德鋒;趙忠;;鋁(鎂)合金消失模-型殼復合鑄造型殼制備[J];華中科技大學學報(自然科學版);2010年03期

5 ;鋁礬土型殼工藝[J];機械工程師;1977年Z1期

6 ;混合料在高強度型殼中的應用[J];鑄工;1976年03期

7 童本義 ,索紅兵;型殼高溫透氣性的變化規(guī)律及測量型殼高溫透氣的性簡易方法[J];甘肅工業(yè)大學學報;1984年02期

8 曾訓先;鋁礬土型殼回收砂的應用[J];特種鑄造及有色合金;1984年02期

9 張立同;楊興華;;電熔剛玉型殼的抗蠕變性與顯微結構[J];西北工業(yè)大學學報;1985年03期

10 榮忠祥;無風干快速制殼新工藝研究[J];特種鑄造及有色合金;1990年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡賢祥;;鋁礬土熟料對型殼高溫強度的影響[A];2009重慶市鑄造年會論文集[C];2009年

2 黃東;趙嘉琪;謝成木;彭楚峰;;鈦合金精鑄用氧化鈣型殼試驗研究[A];中國機械工程學會第十一屆全國鑄造年會論文集[C];2006年

3 寧英;于興福;王鐵軍;蘇潤濤;;硅溶膠中二氧化硅濃度對單晶型殼性能的影響規(guī)律[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

4 董茵;;大平面精鑄件型殼面層裂紋分析及改進[A];2008中國鑄造活動周論文集[C];2008年

5 賈清;崔玉友;楊銳;;級配粉料對型殼表面質(zhì)量影響的初步探討[A];2000年材料科學與工程新進展（下）——2000年中國材料研討會論文集[C];2000年

6 葉文輝;李飛云;王蘭芳;;鈦熔模鑄造型殼干燥過程中溫濕度對其質(zhì)量的影響[A];中國有色金屬學會第十四屆材料科學與合金加工學術年會論文集[C];2011年

7 劉宏葆;沈彬;毛協(xié)民;李重河;;氮化硼基復合型殼及其與鈦合金Ti-6Al-4V的界面反應[A];2007高技術新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會暨《材料導報》編委會年會論文集[C];2007年

8 趙成志;姚卓;;級配法用于鈦合金精密鑄造型殼的研究[A];第七屆全國材料科學與圖像科技學術會議論文集[C];2009年

9 沈彬;劉宏葆;孔孛;毛協(xié)民;李重河;周星;朱明;蔣留全;;鈦精密鑄造用hBN-Y_2O_3復合型殼的制備工藝[A];《硅酸鹽學報》創(chuàng)刊50周年暨中國硅酸鹽學會2007年學術年會論文摘要集[C];2007年

10 費晶;;某機調(diào)節(jié)片解決鑄造裂紋的工藝實踐[A];2010年中國鑄造活動周論文集[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 譚德睿;我藝術鑄造業(yè)新工藝不斷涌現(xiàn)[N];中國工業(yè)報;2004年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉宏葆;氮化硼基精鑄復合型殼及制備工藝[D];上海大學;2009年

2 肖樹龍;鈦合金低成本氧化物陶瓷型殼熔模精密鑄造技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉蕾;寶珠砂在熔模鑄造面層材料中的應用研究[D];沈陽大學;2015年

2 楊愛新;面層材料對鈦合金熔模精密鑄造型殼性能的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

3 王鳳;基于增材制造的渦輪殼快速鑄造工藝數(shù)值模擬及優(yōu)化[D];西安工程大學;2015年

4 毛蒲;復合纖維含量對硅溶膠漿料及增強精鑄型殼性能的影響[D];南昌航空大學;2015年

5 高超;拋丸機典型零件制造工藝的標準化[D];濟南大學;2015年

6 張弛;鎳基單晶葉片用短切碳纖維改性型殼的制備與性能研究[D];江蘇大學;2016年

7 李建偉;鈦合金用復合粘結劑陶瓷型殼研制及界面反應研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

8 姚建省;陶瓷型殼的制備及其與定向合金的界面反應研究[D];天津大學;2008年

9 姚卓;鈦合金精密鑄造型殼材料及制備工藝的研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

10 趙彥杰;單晶葉片高溫陶瓷型殼的改良[D];上海交通大學;2012年

  本文關鍵詞：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。

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本文編號：349051