第15卷 第4期
摘要：近年来，随着熔模铸造发展需求的不断提升，我国工业上更多地追求精密铸件，特别是在航空航天领域，这促使着精密铸件向大型化、复杂化、薄壁化、智能化发展，而铸件质量 60%与铸造过程中制备的型壳有关。基于此，综述了现阶段熔模铸造型壳用材料的研究进展，从耐火材料、黏结剂、添加剂 3 个方面总结了其目前的使用和改进情况。介绍了锆系耐火材料、CaO、Y2O3 及电熔刚玉几种氧化物面层和背层耐火材料熔融石英、高岭土的应用，现阶段耐火材料的选择更多是根据不同的铸件需求来考虑的，耐火材料的搭配使用和复合耐火材料能够更好地提升型壳质量。对硅溶胶、硅酸乙酯、水玻璃 3 种黏结剂目前遇到的应用问题进行了分析，改进后的硅溶胶得到了更多学者认可，而硅酸乙酯和水玻璃各自有硅溶胶所不具备的优点，根据需求搭配使用更能体现三者各自的优点。总结了添加剂中常用细化剂、消泡剂、矿化剂的作用及其使用情况，现阶段添加剂的使用研究更为重要，合理地使用添加剂对整个制壳过程起到举足轻重的作用。目前我国的智能铸造发展还不是很成熟，尤其是在型壳制备方面，而未来绿色铸造和智能铸造是值得研究的重点方向。
图1 制备型壳工艺流程
图4 添加细化剂的型壳面层示意图
图5 消泡剂工作原理示意图
总结：
1）制备型壳的几种面层耐火材料各有优缺点，锆系耐火材料制成的型壳综合性能较好，CaO 和 Y2O3 分别与 ZrO2 构成的复合耐火材料可以提高耐火材料的性能，而传统耐火材料电熔刚玉可以通过自身改进 来弥补原有的不足。使用高岭石要注意工艺温度和原料中的杂质会影响高岭石作用的发挥，高温强度高和残留强度低是熔融石英的优势，熔融石英和高岭石都是常用的背层耐火材料，二者交替使用可以综合提高型壳性能。
2）黏结剂中硅溶胶性质相对比较优异，而且快干胶的使用和性能得到越来越多学者的认可。硅酸乙酯作为黏结剂具有的优异退让性是其他黏结剂不能替代的，与硅溶胶交替使用能发挥更大的作用。水玻璃黏结剂的硬化剂污染一直是个难题，随着近几年对 硬化剂的改进已经得到了很大的改善,水玻璃黏结剂与硅溶胶交替使用可以缩短制壳周期。
3）不同添加剂都有各自的用途，制备型壳时并不需要所有添加剂，可以选择搭配使用。铝酸钴是常用的细化剂，可以提高铸件的表面质量。消泡剂可以解决浆料配制过程中出现的气泡，防止型壳出现分层，使用时要注意工艺方法和用量。矿化剂可有效提 高型壳强度，控制矿化剂的用量更为重要。
4）熔模铸造制备型壳目前还达不到零污染，对于不同合金现阶段还没有具体的对应制壳方案，整个制壳过程还没有智能铸造的应用，解决以上问题是未来制备型壳的研究重点。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2023.04.022
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
王迪，李九霄，董安平，隋大山，刘明亮，王旭彤，孙红飞，赵志伟等.熔模铸造型壳用材料研究进展[J]. 精密成形工程, 2023, 15(4): 205-216.
Wang Di, LI Jiuxiao, DONG Anping, Sui Dashan, LIU Mingliang, WANG Xutong, SUN Hongfei, ZHAO Zhiwei, et al. Research progress of shell materials for investment casting [J]. Precision Forming Engineering, 2023, 15(4): 205-216.
