铸钢与高温合金泡沫陶瓷过滤技术现状与发展趋势

铸造合金用泡沫陶瓷过滤器在国内的发展始于上世纪8O年代。约有近十家单位开展了泡沫陶瓷过滤器的研究和生产。目前国内已有多条生产有色合金与铸铁用泡沫陶瓷的生产线。但铸钢与高温合金用泡沫陶瓷的研制，尚处于探索和开发过程中。哈尔滨理T：大学以A1 0为基料添加适量ZrO增韧剂和少量TiO：、耐火粘土助烧剂，并以磷酸二氧钒为粘结剂，1 560℃烧结，研制铸钢用泡沫陶瓷过滤器。研究表明，采用过滤技术后，不锈钢的伸长率可提高67%左右，冲击韧性提高I 8%左右。

北京工业大学和33 I厂于上世纪90年代初联合研制开发了町用于铸钢和高温合金的Al O一SiO质泡沫陶瓷过滤器，只能用于10 kg[,2下铸钢件和高温合金铸件的铸造生产。

营口市镁质材料研究所的曹盛斌、李松、平振丰等人选用电熔刚玉作为高温合金液过滤网的基体材料，另加少最莫来石作为添加剂，于1998年联合研制成功了一种剐玉一莫来石质泡沫陶瓷过滤器。结果表明，最高使用温度达I 600℃，用于浇注温度为1 500℃～1 580℃左右的K3、KI7高温合金可使精铸件的夹杂报废率下降30%~50%，并能提高合金铸件的性能旧。

哈尔滨T业大学房文斌、耿耀宏等人于2002年以耐火粘土为基体材料研制成功一种氧化锆增韧泡沫陶瓷过滤器，材料配IZ8%的ZrO、0.5%的Ti0：、40%的Al 0，余为耐火粘土。据称，此型泡沫陶瓷过滤器可在液态球墨铸铁中浸泡10 minA''：破坏，在铸钢熔液中浸泡至破坏所维持的时间可达8 min。

北京科技大学殷声、曹宏、李汶霞等研制成氧化镁部分稳定氧化锆泡沫陶瓷过滤器，填补了国内窄白，所研制的这种泡沫陶瓷过滤器在镍基合金单晶叶片生产中应用，取得很好效果『I。辽宁工程学院穆柏春、志刚等以氧化铝粉和锆英石粉为原料，通过反应烧结制成锆刚玉/莫来石泡沫陶瓷过滤器，并研究了锆英石对抗弯强度和抗热震性的影响。上述单位在泡沫陶瓷过滤器的研究上均取得一定成果，但在可过滤大量钢液的高纯部分稳定氧化锆泡沫陶瓷过滤器研究方面，国内长期以来处于空向状态。

氧化锆熔点高达2 715℃，且生成自F}1能很低，化学稳定性高，是非常优良的耐火材料。但因氧化锆有3种晶型，低温为单斜晶系，高温为四方晶系，更高温度下转变为力晶系，转化关系为：单斜ZrO，四疗ZrO。_÷立方ZrO，旦羔_÷液体、立方相到四方相的相变属扩散型相变，四方相到单斜相的相变属马氏体转变，对材料高温性能有重要影响和意义的是四方相到单斜相的马氏体转变『21。当氧化锆的这一品型转变控制不当时，不呵能获得完整的氧化锆陶瓷制品。于泡沫陶瓷结构的特殊性，制坯方法系用陶瓷浆料在i维网状泡沫塑料上涂挂成形，粉体堆积密度低，与加成形的氧化错陶瓷相比，烧结传质过程同溶反应另有特点，烧结收缩更大，故部分稳定氧化锆泡沫陶瓷研制有较大难度，围外也一直在这方面严守技术肇牟。

南昌航空T业学院铸造教研窜近年来一直从事高纯部分稳定氧化锗泡沫陶瓷的研究丁作，现已取得一定突破。所研制的高纯部分稳定氧化锆泡沫陶瓷常温强度已接近同际水平，孔隙率90%左右，密度2.2 g/cm。经x射线衍射分析，常温下四疗相稳定保有量可达40%以卜。高温性能以浇注高温钢液总量与在高温钢液中浸泡时间来衡量。高温浇注试验如图l所示，浇注时，泡沫陶瓷上方的钢液压头约300 mwl，钢液温度l 580℃，氧化锆泡沫陶瓷过滤片尺寸85 ram~15 mm，过滤钢液82，全部浇注完，用时间约31 S。多次浇注无一失败一目.浇沣后泡沫陶瓷仍保持原有强度。浸泡试验是将泡沫陶瓷过滤片投人熔炼炉，使在1600℃左有沸腾钢液中浸泡30 min，试验结果表明，30 min后过滤片仍保持原有形状未损坏。这两个试验充分预示了所研制的高纯部分稳定氧化锆泡沫陶瓷有很好的高温性能，达到同际间类产-r占的性能指标。