MgO掺杂ZrO2陶瓷型芯与钛合金铸造反应的研究

《MgO掺杂ZrO2陶瓷型芯与钛合金铸造反应的研究》是一篇关于陶瓷型芯材料在钛合金铸造过程中应用的学术论文。该研究聚焦于MgO掺杂ZrO2陶瓷型芯与钛合金之间的化学反应行为，旨在探索其在精密铸造中的适用性及优化方向。

钛合金因其高强度、低密度和良好的耐腐蚀性能，在航空航天、生物医学等领域广泛应用。然而，钛合金的铸造工艺复杂，对型芯材料的要求极高。传统的陶瓷型芯材料如Al2O3或SiO2等，虽然具备一定的热稳定性，但在高温下容易与钛合金发生反应，导致铸件表面缺陷或结构性能下降。因此，开发一种能够在高温下稳定且与钛合金相容的陶瓷型芯材料具有重要意义。

ZrO2（氧化锆）作为一种高性能陶瓷材料，因其优异的热震稳定性、机械强度和化学惰性，被广泛用于高温结构材料中。然而，纯ZrO2在高温下容易发生相变，导致体积膨胀和裂纹产生。为克服这一问题，研究者通常采用掺杂方法来改善其性能。MgO是一种常见的稳定剂，能够有效抑制ZrO2的相变，提高其热稳定性。

本研究通过实验分析了MgO掺杂ZrO2陶瓷型芯与钛合金在铸造过程中的反应行为。研究采用了不同的MgO掺杂比例，制备了多种ZrO2基陶瓷型芯，并对其微观结构、物相组成以及与钛合金的界面反应进行了系统表征。

实验结果表明，适量的MgO掺杂可以显著提高ZrO2陶瓷型芯的热稳定性，减少高温下的相变倾向。同时，MgO的掺入还能改善陶瓷型芯的烧结性能，使其在高温下保持较高的致密性和强度。此外，研究还发现，MgO掺杂后的ZrO2陶瓷型芯与钛合金之间形成的界面层较为均匀，减少了两者之间的反应深度和不良产物的生成。

通过对不同温度下的铸造实验进行分析，研究者发现，当MgO掺杂量为5-8 wt%时，陶瓷型芯表现出最佳的综合性能。在此条件下，型芯不仅具有良好的热稳定性，而且与钛合金之间的反应较弱，有利于获得高质量的铸件。

此外，研究还探讨了MgO掺杂ZrO2陶瓷型芯在实际铸造应用中的可行性。通过对比传统型芯材料，研究显示，MgO掺杂ZrO2陶瓷型芯在高温下的稳定性更高，且与钛合金的相容性更好，有助于减少铸造缺陷，提高铸件质量。

综上所述，《MgO掺杂ZrO2陶瓷型芯与钛合金铸造反应的研究》为钛合金精密铸造提供了一种新的材料选择方案。通过合理控制MgO的掺杂比例，不仅可以提升ZrO2陶瓷型芯的热稳定性和机械性能，还能有效降低其与钛合金之间的反应程度，从而提高铸造工艺的可靠性与成品率。

该研究不仅对陶瓷材料的改性提供了理论支持，也为钛合金铸造技术的发展提供了实践指导，具有重要的学术价值和工程应用前景。