隨著先進航空發動機和燃氣輪機渦輪前進口溫度的不斷提高，用以制造其核心熱端部件—渦輪葉片的材料由等軸晶發展到定向柱晶和單晶[1]
熔模精密鑄造是高溫合金渦輪葉片的主要制造方法，而定向凝固用陶瓷型殼是制備定向柱晶和單晶葉片的關鍵部件，關系到葉片的表面質量和尺寸穩定性[2,3]
在定向凝固過程中陶瓷型殼與1500℃以上的液態合金接觸幾十分鐘甚至幾小時，型殼與液態合金會發生復雜的物理化學反應[4]
這些化學反應使鑄件表面嚴重粘砂而使葉片報廢
因此，優質的陶瓷型殼是制備高質量定向柱晶/單晶的關鍵部件
鑄件表面的粘砂按其形成機理可分為物理粘砂和化學粘砂，實際上以混合形式出現，其實質都是金屬液滲透傳質的結果[5]
Venkat等[6]發現，在鋯英石中加入硅溶膠和細Al2O3粉末制備的陶瓷型殼比用鋯英石與硅溶膠制備的陶瓷型殼在室溫和高溫下的耐火性和強度都高
Zhou等[7]研究CaO陶瓷粉料粒度與蠕變、孔隙率、強度之間的變化關系時發現，將粗粉與細粉合理配比可制備出燒結性能最佳的CaO基陶瓷，但是沒有研究型殼面層粒度級配對澆注合金表面質量的影響
為了提高陶瓷基體的性能，有人向基體內添加MgO、SiO2或Y2O3 [8,9]
文獻[10, 11]報道，在型殼漿料中添加Cr2O3可改善定向凝固合金表面化學粘砂，但是未見實際應用
本文進行正交實驗研究型殼面層粒度級配、面層Cr2O3添加劑的用量以提高陶瓷型殼性能和改善合金表面粘砂，以及合金-型殼界面的反應機理
1 實驗方法
實驗中使用一種鎳基高溫合金作為研究定向凝固界面反應的合金材料，其名義化學成分列于表1
Table 1
表1
表1鎳基高溫合金的名義成分
Table 1Nominal compositions of nickel-based superalloy(mass fraction, %)
C
Cr
Co
W
Mo
Al
Ti
Ta
Ni
0.1
12.0
9.0
4.0
聲明：
“鎳基高溫合金定向凝固用陶瓷型殼粘砂反應” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：石振威,鄭偉,盧玉章,張功,申健
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2025年07月09日 ~ 11日 
