液態(tài)鑄造合金用泡沫陶瓷過(guò)濾器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 O4粘結(jié)剛玉Al2O3,AlPO4301400較低Al及其它有色金屬Selee/Fe莫來(lái)石3 Al2O3.Selee/Fe則主要為燒結(jié)型，根據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象，可分別采用如下的耐火骨料：莫來(lái)石、剛玉、MgO部分穩(wěn)定化ZrO2及其復(fù)合材料；此外還有粘結(jié)型SiC質(zhì)的Selee/Fe。 表２ 美國(guó)泡沫陶瓷過(guò)濾器Selee應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用工廠鑄造合金種類過(guò)濾前的問(wèn)題過(guò)濾后的效果Teledyne Cast ProductsAlCu25%廢品基本無(wú)廢品Hemet of FloridaAlSi20%廢品無(wú)廢品Airesearch Casting Corp.AlCu大面積夾雜消除Universal Casting Corp.AlCu30%廢品無(wú)Universal Casting Corp.球鐵50%廢品﹤2%Universal Casting Corp.不銹鋼氣孔和夾雜量超標(biāo)全部達(dá)標(biāo)美國(guó)HiTech陶瓷有限公司在八十年代前期也研制成功了四種用于過(guò)濾高溫合金的泡沫陶瓷過(guò)濾器，其耐火骨料分別為莫來(lái)石、剛玉、氧化鋯增韌剛玉(ZTA)和氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯(PSZ)。2SiO2）、Al2OSiC和Si3N4等。日本東芝陶瓷有限公司（Toshiba）于1987年向德國(guó)申請(qǐng)的泡沫陶瓷過(guò)濾器專利是以Si3N4為材質(zhì)，外加1%以上的Al2OSiOTiOMgO、ZrO2和Cr2O3等作為燒結(jié)助劑，其燒結(jié)溫度為1500~1800℃，抗壓強(qiáng)度為11MPa；當(dāng)無(wú)燒結(jié)助劑時(shí)，抗壓強(qiáng)度只有1MPa。其中SiO2用作膠質(zhì)粘結(jié)劑。哈爾濱理工大學(xué)于1982年最早研制成功的泡沫陶瓷過(guò)濾器只能用于鋁合金的過(guò)濾。 min,在1400℃鐵水中能持續(xù)10min而不破裂。這種微觀上粗糙多孔的陶瓷骨架不但容易吸附微細(xì)夾雜物，而且能吸附在鎂液中呈液滴狀態(tài)的熔劑夾雜（MgO與熔劑是完全潤(rùn)濕的）。該院近年的進(jìn)一步研究已使泡沫陶瓷材料成功應(yīng)用于高溫廢氣的過(guò)濾凈化、高溫隔熱保溫、高溫高濕消聲降噪等領(lǐng)域。 系統(tǒng)研究泡沫陶瓷過(guò)濾器的應(yīng)用技術(shù)，包括孔徑和厚度的選擇、安放方式和澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、澆注溫度和速度及金屬液壓頭的控制等。 1993 (10) : 19~2221．楊弋濤. 機(jī)械工程材料，1993 (3) : 49~5122．房文斌等. 鑄造，1996 (9) : 45~4923．黃繼和等. 鑄造，1991 (1) : 21~2624．王薇薇等. 鑄造技術(shù)，1991 (6) : 15~18。 開發(fā)生產(chǎn)適用于熔模鑄造、金屬型鑄造等特種鑄造工藝的異形泡沫陶瓷過(guò)濾器。該院通過(guò)實(shí)驗(yàn)和回歸分析發(fā)現(xiàn)：隨著開口孔隙率的降低，抗壓強(qiáng)度沿開口孔隙率的冪函數(shù)趨勢(shì)升高，過(guò)濾效率也提高，但對(duì)液態(tài)合金的流動(dòng)阻力也增大；當(dāng)開口孔隙率為80%左右時(shí)，過(guò)濾器具有過(guò)濾效率、強(qiáng)度和流動(dòng)阻力三方面的最佳綜合效果。該校針對(duì)鎂合金的特性，研制成功一種高溫固相燒結(jié)型純氧化鎂泡沫陶瓷過(guò)濾器。該校對(duì)各種金屬液的過(guò)濾試驗(yàn)表明：泡沫陶瓷過(guò)濾器能有效地去除非金屬夾雜物等夾渣和部分氣體，改善鑄件金相組織，細(xì)化晶粒，可使鋁合金的抗拉強(qiáng)度提高4~5%，延伸率提高7~11%；可使銅合金的抗拉強(qiáng)度提高22%，延伸率提高將近一倍，硬度提高8~20HB；可使灰鐵抗彎強(qiáng)度提高5%左右，抗拉強(qiáng)度提高16%左右；可使球鐵抗拉強(qiáng)度提高約17%，延伸率提高約40%，硬度提高約10%，而且硬度分布更為均勻；可使不銹鋼延伸率提高67%，沖擊韌性提高18%。 剛玉質(zhì)泡沫陶瓷過(guò)濾器加入氧化鋯增韌后，強(qiáng)度有所降低，但抗熱沖擊性顯著提高，從而可擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。除美國(guó)、日本和英國(guó)外，德國(guó)和瑞士等國(guó)家也相繼研制成功了用于鑄造合金過(guò)濾的泡沫陶瓷過(guò)濾器，并已在砂型鑄造、壓鑄、熔模鑄造等的各種材質(zhì)鑄件上得到廣泛應(yīng)用。日本石橋政勇研制成功一種孔眼具有方向性（孔眼截面為橢圓形）的燒結(jié)型泡沫陶瓷過(guò)濾器，其厚度方向的孔眼層數(shù)較多，從而使過(guò)濾流體與過(guò)濾器骨架的碰撞次數(shù)增加，以提高過(guò)濾效果。Al2O3采用Selee/%%，過(guò)濾效率高達(dá)97%。1984年又研制出了用于過(guò)濾黑色金屬的泡沫陶瓷過(guò)濾器Selee/Fe。因此，泡沫陶瓷過(guò)濾器具有很好的應(yīng)用前景。用于鑄造合金過(guò)濾的還有直孔芯型陶瓷過(guò)濾器和耐火顆粒過(guò)濾器，但它們的孔隙率均小，而且前者的過(guò)濾效率仍較低，過(guò)濾效果不穩(wěn)定，后者由于顆粒間無(wú)粘結(jié)作用使其易漏粒，使用也不方便。液態(tài)鑄造合金用泡沫陶瓷過(guò)濾器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)馮勝山 陳巨喬（湖北省機(jī)電研究設(shè)計(jì)院 武漢430070）
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