隨著先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)渦輪前進(jìn)口溫度的不斷提高，用以制造其核心熱端部件—渦輪葉片的材料由等軸晶發(fā)展到定向柱晶和單晶[1] 熔模精密鑄造是高溫合金渦輪葉片的主要制造方法，而定向凝固用陶瓷型殼是制備定向柱晶和單晶葉片的關(guān)鍵部件，關(guān)系到葉片的表面質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性[2,3] 在定向凝固過程中陶瓷型殼與1500℃以上的液態(tài)合金接觸幾十分鐘甚至幾小時，型殼與液態(tài)合金會發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)[4] 這些化學(xué)反應(yīng)使鑄件表面嚴(yán)重粘砂而使葉片報廢 因此，優(yōu)質(zhì)的陶瓷型殼是制備高質(zhì)量定向柱晶/單晶的關(guān)鍵部件 鑄件表面的粘砂按其形成機(jī)理可分為物理粘砂和化學(xué)粘砂，實際上以混合形式出現(xiàn)，其實質(zhì)都是金屬液滲透傳質(zhì)的結(jié)果[5] Venkat等[6]發(fā)現(xiàn)，在鋯英石中加入硅溶膠和細(xì)Al2O3粉末制備的陶瓷型殼比用鋯英石與硅溶膠制備的陶瓷型殼在室溫和高溫下的耐火性和強(qiáng)度都高 Zhou等[7]研究CaO陶瓷粉料粒度與蠕變、孔隙率、強(qiáng)度之間的變化關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，將粗粉與細(xì)粉合理配比可制備出燒結(jié)性能最佳的CaO基陶瓷，但是沒有研究型殼面層粒度級配對澆注合金表面質(zhì)量的影響 為了提高陶瓷基體的性能，有人向基體內(nèi)添加MgO、SiO2或Y2O3 [8,9] 文獻(xiàn)[10, 11]報道，在型殼漿料中添加Cr2O3可改善定向凝固合金表面化學(xué)粘砂，但是未見實際應(yīng)用 本文進(jìn)行正交實驗研究型殼面層粒度級配、面層Cr2O3添加劑的用量以提高陶瓷型殼性能和改善合金表面粘砂，以及合金-型殼界面的反應(yīng)機(jī)理 1 實驗方法 實驗中使用一種鎳基高溫合金作為研究定向凝固界面反應(yīng)的合金材料，其名義化學(xué)成分列于表1 Table 1 表1 表1鎳基高溫合金的名義成分 Table 1Nominal compositions of nickel-based superalloy(mass fraction, %) C Cr Co W Mo Al Ti Ta Ni 0.1 12.0 9.0 4.0