凝胶注模成型氧化铝基陶瓷坯体的冷冻干燥缺陷控制-论文.pdf

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1、第48卷第1期西安交通大学学报Vo1．48NO．12014年1月JOURNALOFXI’ANJIAOTONGUNIVERSITYJan．2014DOI：10．7652／xjtuxb201401021凝胶注模成型氧化铝基陶瓷坯体的冷冻干燥缺陷控制刘飞，鲁中良，李振发，庞师坤，姜博，李涤尘(西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，710049，西安)摘要：采用凝胶注模成型技术制造复杂精铸件陶瓷铸型的过程中，铸型坯体会产生内部裂纹等缺陷，严重影响铸型质量。为此，采用三维CT检测技术，通过实验跟踪内部裂纹产生的过程，发现在冷冻干燥失水率(质量比)为

2、20～60时，坯体容易产生裂纹。基于冷冻干燥理论，对裂纹产生的机理进行了分析，结果表明：在坯体冷冻干燥过程中，若冻结层温度高于其共晶点温度(一3．6℃)，将使冻结层融化，致使其强度急剧下降，从而导致裂纹产生。为了降低坯体冻结层温度，将干燥供热板温度从15℃降低为一5℃，并在坯体内部设计直径为0．8mm的通孔结构，结果表明：采用这2项措施后，当坯体失水率为2O％～6O时，可保证冻结层温度低于一3．6℃，有效避免裂纹的产生。关键词：空心涡轮叶片；陶瓷铸型；凝胶注模；冷冻干燥；缺陷控制中图分类号：O121．8；G558文献标志码：A文章编号：0253

3、—987X(2014)01—0123—04Freeze--DryingDefectControlofAlumina。_BasedCeramicBodyPreparedwithGelCastingTechnologyLIUFei。LUZhongliang，LIZhenfa，PANGShikun，JIANGBo，LIDichen(StateKeyLaboratoryofManufacturingSystemsEngineering。Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，China)Abstract：Inproduc

4、ingprecisionceramiccastingmouldofcomplexcomponentsbygelcastingtechnology，theinternalcracksgeneratedinthefreeze—dryingprocessaffectthemouldqualityseriously．Inthisstudy，computertomography(CT)wasemployedtotrackthecrackgeneration．Theresultsshowthatinternalcracksoccurwhenwaterlos

5、srateiswithin2O一6O．Accordingtothefreeze—dryingtheory，theinternalcrackgenerationmechanismingelcastingceramicbodyisanalyzed．Whenthetemperatureofthesubsurfacegetshigherthantheeutectictemperatureofthegreenbody(一3．6℃)intherapidicesublimationstage(inwhichthewaterlossrateisabout20一

6、60)，thefrozen1ayermeltstoresultinadramaticdropinstrengthandanincreaseindryingstress，leadingtocracksgeneration．Loweringthedryingtemperature(froml5℃to～5℃)andsettingthroughholesof0．8mmindiameterinthegreenbodycankeepthesubsurfacetemperaturelowerthantheeutectictemperatureintherap

7、idicesublimationstagetopreventthecrackgenerationeffectively．Keywords：hollowturbineblade；ceramicmould；gelcasting；freezedrying；defectcontrol收稿日期：2013—05—31。作者简介：刘飞(1987一)，男，硕士生；鲁中良(通信作者)，男，副教授。基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(2O13CB035703)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目。网络出版时间：2013—10—22网络出版地址：http

8、：∥www．cnki．net／kems／detail／61．1069．T．20131022．1112．002．html西安交通大学学报第48卷凝胶注模