含短切玻璃纤维的熔模精铸型壳用硅溶胶涂料的流变行为-材料加工工程专业论文.docxVIP

内蒙古 内蒙古工业大学硕士学位论文 内蒙古 内蒙古工业大学硕士学位论文 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 摘 要 硅溶胶型壳是目前熔模铸造中应用最为广泛的一种型壳，但是其湿强度低、干燥 速率慢以及制壳周期长。而采用玻璃纤维增强熔模精铸硅溶胶型壳，有望解决上述问 题。在制壳用涂料中直接掺混纤维，不会增加制壳工艺的复杂程度。但是纤维的加入 无疑会改变涂料的流变性，进而决定了涂料的工艺性能。因此，有必要研究纤维对熔 模铸造用硅溶胶涂料流变性的影响规律，从而能够对涂料进行有效的调控。 本文以 Φ13.0 um×1.0~5.0 mm 的原样玻璃纤维为增强相，分别将质量分数为 0.1~0.9 wt%的原样玻璃纤维和用 KH550 改性的玻璃纤维加入到制壳用涂料中，采用 RS 流变仪测试涂料的流变性并计算了在变剪切速率条件下涂料的触变环面积，研究 了纤维的加入量、长度等参数对涂料的流变性影响规律。 研究发现，随着原样玻璃纤维的长度和掺量增加，涂料的表观粘度、触变性和悬 浮性都增大；纤维掺量对涂料流变性的影响比纤维长度的影响更显著。原样玻璃纤维 的长度不超过 2.0 mm 时，随着纤维加入量的增加，涂料在相同的剪切速率下的表观 粘度以及在 150 s-1 剪切速率时的高剪粘度值均增大，触变性和悬浮性提高。原样玻璃 纤维的长度超过 2.0 mm 时，随着纤维加入量的增加，涂料的粘度值先增大后减小， 但仍高于不加入纤维的涂料。涂料中加入 0.7 wt%的 4.0 mm 长的玻璃纤维时，其表 观粘度值最高，达到 0.22 Pa·s，与不加纤维的涂料相比，表观粘度值增加了 214%， 触变性提高，其触变环面积增大了 91.95%，涂料的悬浮性达到 86%。 原样玻璃纤维用 KH550 改性处理有助于改善其在涂料中的分散性。经表面改性 的玻璃纤维长度不超过 4.0 mm 时，随着纤维加入量的增加，涂料在相同的剪切速率 下的表观粘度以及当剪切速率为 150 s-1 时的高剪粘度值均增大，触变性和悬浮性提 高，且均高于含相同尺寸、相同加入量的原样玻璃纤维的涂料。表面改性纤维的长度 为 5.0 mm 时，涂料的粘度值随着纤维加入量的增加先增大后减小。涂料中加入 0.7wt% 的 5.0 mm 长的表面改性纤维后，其高剪粘度值及触变环面积比不含纤维的涂料分别 提高了 85.7%及 114.7%，涂料的悬浮性达到 91%。 在纤维尺寸相同、加入量相同的条件下，表面改性处理的纤维对涂料的流变行为 影响更为显著。 关键词：短切玻璃纤维；硅溶胶涂料；流变行为；精铸型壳；粘度 I Abstract Silicon sol shell processing technology is still widely used in investment casting. However，it also has lots of problems to be resolved，such as a low green strength, slow rate of drying, and long shell-making period. Fortunately, there is a promising approach, fibers-reinforced technology, successfully used in reinforced concrete, to resolve them in shells. It is a very simple technology for fibers to be introduced into the silica sol slurry for preparation of fiber-reinforced shells. But meanwhile, it must be paid attention to variation of rheological behavior of silica sol slurry with short glass fibers, on which technical properties of slurry for shells strongly depend. So, it is necessary to investigate effects of glass fibers on rheological characteristics of silica sol slurry, so that it can be controlled effectively for preparation of fiber-reinforced shells with excell