耐火骨料颗粒级配测试仪及镁合金消失模涂料的研究

摘要

镁合金是实际应用中最轻的金属工程结构材料，具有密度小，比强度和比刚度高，阻尼性、切削加工性能、铸造性能好等优点，近年来，在汽车、电讯、航空航天等领域，正得到日益广泛的应用。消失模铸造(简称EPC)是一种近无余量、精密成形并且容易实现清洁生产的新技术，被誉为“21世纪的绿色铸造工程”。镁合金消失模铸造是一种先进材料和先进工艺相结合的新技术，其开发研究具有重要的现实意义和应用前景。
　　 涂料技术是消失模铸造成形的关键技术。目前，镁合金消失模生产还处于起步阶段，其涂料的研究相对缺乏，镁合金消失模涂料主要是以铸钢、铸铁、铝合金消失模涂料配方为依据而配制生产的，其涂料存在一定的局限性。
　　 本文系统地研究了消失模涂料耐火颗粒级配测试技术。松装密度、紧实密度能较好地反映涂层中骨料之间的配合及其镶嵌特征，以此为原理，设计了颗粒组配测试仪。通过建立耐火骨料颗粒级配测试仪的力学模型，对测试仪进行运动分析，得出了测试仪的运动轨迹。用ADAMS软件对测试仪的运动状态进行了仿真，仿真结果与测试仪的理论分析一致。结果表明振动机体仅沿着Y方向上下振动，在X方向几乎为零，在Z、ψ方向可忽略不计。垂直方向的加速度、振幅比较均匀，梯度较小，有利于耐火骨料进行充填紧实，易达到最紧实状态，而不会使粒形破坏。设计的的测试仪性能优良，同时，测试仪结构简单，操作及制作方便，成本低。
　　 针对镁合金消失模铸造充型能力差、易燃烧等特点，成功研制了一种镁合金消失模铸造的涂料。实验表明，与外购亚仕兰镁合金消失模涂料相比，开发的涂料涂挂性能和悬浮性能较好，防粘砂能力强，铸件打开箱后，涂层的剥落性好，具有良好的实用效果，所浇注的铸件表面光洁，具有金属光亮面。
　　 对研制的涂料的吸附性能进行了深入的研究。研究表明：耐火骨料颗粒增大，涂料的润湿性增加。耐火骨料粒度分布越分散，小颗粒进入大颗粒之间的空隙中，大小颗粒互相嵌合，堵塞了颗粒之间的通道，从而使涂料层吸附性能降低。涂料中有机粘结剂在高温下气化分解的产物附着在耐火骨料上，能减小液态模料对涂料的表面张力，气化分解后，在涂料层内部形成针孔洞，增加对模料裂解物的吸附，从而改善涂料的吸附性。随着有机粘结剂羧甲基纤维素加入量的增加，涂料的润湿性先变差，当加入量达到一定量后，膨润土起作用，涂料的润湿性又出现了回升。