撒砂层尼龙-氧化铝混杂纤维质量比对硅溶胶型壳性能的影响

来源：复合材料学报杂志2023年第6期北京时间：

作者：陈义斯, 芦刚, 廖倚, 毛蒲, 陈晓, 黄嘉俊, 严青松,

摘要：为优化高温合金精密铸造陶瓷型壳性能，采用“溶剂法”在刚玉砂中均匀掺入0.75wt%混杂纤维，制备不同质量比的短切尼龙纤维(Nsf)和氧化铝纤维(Asf)改性硅溶胶型壳。基于SEM观察型壳断口组织形貌，分析纤维分布及裂纹生长特征，揭示纤维和基体烧结演变及强化机制。结果表明，撒砂层引入纤维进一步提升了纤维在型壳内体积占比，型壳性能显著改善。柔性Nsf缠绕于刚玉砂粒表面，通过纤维拔出摩擦耗散载荷能量，同时Nsf烧失后形成原位孔隙增加透气性，故Nsf∶Asf为4∶1时型壳最佳湿强度、透气性、开气孔率分别为5.08 MPa、4.4、20.82%。此外，煅烧型壳基体易因脱水干燥萌生微裂纹，但裂纹扩展至Asf表面时发生分叉、偏转、增殖，证实立体互锁Asf网络结构减少连续裂纹产生，并抑制陶瓷颗粒剥离的沿晶断裂倾向。因此，Asf有效补偿Nsf烧失引起的强度损失，Nsf∶Asf为2∶3的样品烧结强度高达10.51 MPa，高温自重变形率仅0.82%。

关键词：混杂纤维, 陶瓷型壳, 精密铸造, 纤维增强, 高温合金,