机械工程学报

作者：许西庆, 李世元, 杨永康, 周玉珑, 牛书鑫, 李鑫

单位：1. 长安大学材料科学与工程学院 西安 710061;2. 北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室 北京 100095

关键词：陶瓷型芯,氧化铝纤维,3D打印,尺寸精度,收缩率；

基金：国家自然科学基金(52102062)和陕西省重点研发计划(2024GX-YBXM-398)资助项目。

针对航空涡轮叶片用陶瓷型芯的复杂内腔结构，为满足型芯尺寸精度从而提高叶片的铸造合格率。通过光固化3D打印技术制造了氧化硅基陶瓷型芯。原料选用熔融石英粉、莫来石粉和氧化铝粉，添加纤维长度为48～100 μm不同质量百分比的氧化铝纤维作为第二相，探究其对型芯性能与尺寸精度的影响。当纤维质量分数为3.5%时，由于打印铺料中的刮刀作用，大多数纤维在打印层内表现出定向分布，其表面成为了裂纹扩展的快速通道，降低了抗弯强度。随着纤维质量分数逐渐增加至10.5%，一些纤维表现出无序分布，并连接层间裂纹，在断裂时纤维的拔出需要较大的自由能，提高了打印层间的结合强度。氧化铝纤维的加入成功的制备了低收缩率，高抗蠕变性能的陶瓷型芯，使型芯尺寸精度得到了显著提升。

来源：2025年第5期

《机械工程学报》期刊编辑部

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