随着先进航空发动机和燃气轮机涡轮前进口温度的不断提高，用以制造其核心热端部件—涡轮叶片的材料由等轴晶发展到定向柱晶和单晶[1]
熔模精密铸造是高温合金涡轮叶片的主要制造方法，而定向凝固用陶瓷型壳是制备定向柱晶和单晶叶片的关键部件，关系到叶片的表面质量和尺寸稳定性[2,3]
在定向凝固过程中陶瓷型壳与1500℃以上的液态合金接触几十分钟甚至几小时，型壳与液态合金会发生复杂的物理化学反应[4]
这些化学反应使铸件表面严重粘砂而使叶片报废
因此，优质的陶瓷型壳是制备高质量定向柱晶/单晶的关键部件
铸件表面的粘砂按其形成机理可分为物理粘砂和化学粘砂，实际上以混合形式出现，其实质都是金属液渗透传质的结果[5]
Venkat等[6]发现，在锆英石中加入硅溶胶和细Al2O3粉末制备的陶瓷型壳比用锆英石与硅溶胶制备的陶瓷型壳在室温和高温下的耐火性和强度都高
Zhou等[7]研究CaO陶瓷粉料粒度与蠕变、孔隙率、强度之间的变化关系时发现，将粗粉与细粉合理配比可制备出烧结性能最佳的CaO基陶瓷，但是没有研究型壳面层粒度级配对浇注合金表面质量的影响
为了提高陶瓷基体的性能，有人向基体内添加MgO、SiO2或Y2O3 [8,9]
文献[10, 11]报道，在型壳浆料中添加Cr2O3可改善定向凝固合金表面化学粘砂，但是未见实际应用
本文进行正交实验研究型壳面层粒度级配、面层Cr2O3添加剂的用量以提高陶瓷型壳性能和改善合金表面粘砂，以及合金-型壳界面的反应机理
1 实验方法
实验中使用一种镍基高温合金作为研究定向凝固界面反应的合金材料，其名义化学成分列于表1
Table 1
表1
表1镍基高温合金的名义成分
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
声明：
“镍基高温合金定向凝固用陶瓷型壳粘砂反应” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：石振威,郑伟,卢玉章,张功,申健
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2025年06月20日 ~ 22日 
