● 摘要
随着我国航空航天工业的不断发展，对包含油路、气路的复杂钛合金精密铸件的研制提出了更高要求，钛合金铸件的复杂内腔往往利用型芯成型，待铸件冷却后将其脱除。钛合金铸造常用的型芯材料如ZrO2/Y2O3存在脱芯困难且价格昂贵等问题，开发易脱除、低成本的“防水型”CaO基型芯成为钛合金精密铸造领域急需解决的关键问题之一。本文提出了利用非均匀沉淀方法在CaO颗粒上包覆一层稀土氧化物ZrO2/Y2O3，形成壳-核结构以降低CaO型芯吸潮速率的新工艺，研究包覆溶液pH值、溶胶浓度以及烧结温度对包覆粉体微观结构和型芯力学性能的影响，探究CaO型芯的水化机理，为优化稀土氧化物包覆CaO型芯的制备工艺提供科学依据。
首先，本文研究了包覆溶液pH值、包覆溶胶浓度等因素对ZrO2/Y2O3包覆CaO粉体微观形貌及包覆后型芯的力学性能的影响规律。结果表明，随着包覆溶液pH值增加，包覆ZrO2颗粒在CaO粉体表面的析出量和附着面积均增加，Y2O3颗粒析出量先增加后减小，并发生局部团聚现象；ZrO2/Y2O3包覆CaO型芯力学性能随pH值变化规律不明显。随着包覆溶胶浓度增加，ZrO2/Y2O3在CaO粉体表面的析出量均有增加，ZrO2/Y2O3包覆CaO型芯力学性能随包覆溶胶浓度变化不大。
其次，本文研究了ZrO2/Y2O3包覆前后CaO型芯在不同环境条件下放置不同时间的形貌、增重率及力学性能变化规律，探讨了CaO型芯的水化机理。结果表明，随着CaO型芯放置时间的增加，其重量不断增加，抗弯强度明显下降。ZrO2/Y2O3包覆的CaO型芯相比未包覆型芯在相同放置时间下具有有更好的力学性能、表面完整性及较低的吸潮速率。优选包覆溶液pH值为9.5、溶胶浓度为0.01mol/L的Y2O3包覆CaO型芯或包覆溶液pH值为10.5、溶胶浓度为0.04mol/L的ZrO2包覆CaO型芯具有较好的抗水化性能。