机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (5): 287-296.doi: 10.3901/JME.260245
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赵巍1,2, 常佳俊1,2, 魏青松1,2, 吴甲民1,2, 叶春生1,2, 黄双君3
ZHAO Wei1,2, CHANG Jiajun1,2, WEI Qingsong1,2, WU Jiamin1,2, YE Chunsheng1,2, HUANG Shuangjun3
摘要: 黏结剂喷射技术(Binder jetting technology,BJAM)的高效率和氧化铝(Al2O3)的耐高温性为涡轮叶片铸造型芯的制备提供了优势,但BJAM成形Al2O3陶瓷较低的力学性能难以满足型芯的使用标准。为了改善上述问题,本研究提出引入氮化硅(Si3N4)和真空浸渗硅溶胶实现Al2O3陶瓷型芯性能的提升。详细研究不同质量分数Si3N4(0%~20%)和硅溶胶对Al2O3陶瓷孔隙率、尺寸收缩率、微观结构和力学性能的影响规律。结果表明,当Si3N4质量分数为10%且烧结参数为1500℃/4h时,Si3N4与Al2O3反应生成了最佳含量的莫来石和塞隆化合物,可以显著提升陶瓷的综合性能,孔隙率和抗弯强度相比于纯Al2O3分别达到51.62%和21.2MPa,但X,Y和Z轴尺寸收缩率相应增大到4.55%,5.36%和6.21%。当Si3N4–Al2O3陶瓷经过初步烧结和浸渗硅溶胶二次烧结后,由于SiO2和Al2O3反应生成的莫来石,改善了陶瓷孔隙率和抗弯强度(0%Si3N4–Al2O3:39.77%/34.8MPa,10%Si3N4–Al2O3:41.28%/37.9MPa),这表明掺杂Si3N4和硅溶胶浸渗可以显著提升Al2O3陶瓷的综合性能,为快速低成本制备陶瓷型芯奠定了理论基础。
中图分类号: