镁合金铸造用典型水溶性型芯的性能特征研究

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1、分类号学号M201170686学校代码10487密级硕士学位论文镁合金铸造用典型水溶性型芯的性能特征研究学位申请人：何家庆学科专业：材料加工工程指导教师：樊自田教授答辩日期：2014年1月12日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringInvestigationofthePerformanceCharacteristicsofTypicalWater-solubleCoresforMagnesiumAllo

2、yCastingCandidate：HeJiaqingMajor：MaterialsProcessingEngineeringSupervisor：Prof.FanZitianHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,Hubei,P.R.ChinaJan.,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集

3、体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技

4、大学硕士学位论文摘要航空及汽车工业的发展，促使复杂薄壁镁合金铸件的需求增加，铸件的结构向整体化、复杂化和精密化方向发展，对铸造型芯的性能要求更加苛刻，型芯也变得十分复杂，铸件的清理更为困难。目前，广泛采用的树脂砂芯由于溃散性较差，在复杂镁合金零件铸造中使用存在明显缺陷，铸件清理困难。水溶性型芯因具有良好的溃散性和铸件清理性，有望突破复杂薄壁镁合金精密铸造的这一难题。本文针对三种典型水溶性型芯的性能特征开展研究，为开发复杂薄壁镁合金铸件用水溶性型芯新材料及其成型方式奠定基础。研究内容及结果简述如下：（1）试验研究了以大林硅砂、宝珠砂及二者的混合

5、砂作原砂，二次微波加热硬化的水玻璃砂芯的性能特征。结果表明：与大林硅砂为原砂的水玻璃砂芯相比，宝珠砂型芯具有更好的抗拉强度和抗吸湿性，但由于受热温度高于550℃时，宝珠砂与水玻璃发生烧结，导致砂芯的溃散性能变差；混合砂为原砂的水玻璃砂芯的抗拉强度和抗吸湿性虽不及宝珠砂型芯，但明显优于大林硅砂型芯，即使水玻璃的加入量仅为1%时，也可以达到0.75MPa，放置4小时后型芯强度仍可保持原强度的一半。混合砂中砂粒的不均匀膨胀或收缩，可抵消宝珠砂与水玻璃烧结的作用，砂芯表现出较好的溃散性能。（2）试验研究了硫酸镁等无机盐粘结剂、原砂种类、微波加热工艺和

6、增强剂等对水溶性砂芯强度的影响。结果表明：二次微波加热硬化的硫酸镁砂芯可获得较高的抗拉强度，加入一定量的高岭土可以有效的提高砂芯强度，当添加2%的硫酸镁和2%的高岭土时，型芯的抗拉强度可达1.05MPa。SEM分析结果表明，加入高岭土后砂芯粘结桥中的裂纹和孔隙减少，断裂方式由内聚断裂变成复合断裂。针对二次微波加热硫酸镁砂芯的性能特征进行测试研究。结果发现：硫酸镁砂芯具有优良的表面安定性和抗吸湿性，但高岭土的加入导致硫酸镁砂芯的发气量增加；硫酸镁砂芯铸后的水溶溃散性良好，可在数秒内实现水溶溃散清理。（3）试验研究了凝胶注模法成型氧化钙陶瓷型芯的

7、工艺参数和型芯的性能特征。结果表明：使用酚醛树脂作为分散剂可以显著地降低浆料的粘度，当其加入I万方数据华中科技大学硕士学位论文量占粉体的6wt.%时，浆料的粘度最低，可制备固相含量为48vol.%的低粘度浆料；使用环氧树脂凝胶体系不仅易于操作，而且可获得高强度、结构均匀的陶瓷坯体；使用固相含量高的浆料成型的陶瓷型芯具有更高的抗弯强度和更小的线收缩率；烧结温度越高时，型芯的结构越致密，抗弯强度和抗吸湿性更好，但收缩率会增大。氧化钙陶瓷型芯具有良好的水溶溃散性能，型芯试样放置在静止的水中，不到20min即可完全溃散。关键词：水溶性型芯；二次微波硬

8、化；水玻璃砂芯；硫酸镁砂芯；陶瓷型芯II万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentoftheaviationindustr