抗蠕變性

同族耐熱合金包括EI435，EI602和EI868鎳合金，能夠通過鉬、鈮和鎢強化Y固溶體的奧氏體結構。元素含量的增加提高了合金強度和耐熱裂紋性。耐蠕變性、彌散強化的EP648，VkH4L， EP437，EP718和EP914合金對裂紋和熱處理敏感。當焊接VZHL14，EP693，EP708，EP199和EP99合金時，採用同族合金填充材料可防止熱裂紋 ^[1]  。

經過型殼高温抗變形規律的一系列研究，發現熔模鑄造型殼所出現的軟化變形和裂紋，往往具有蠕變破壞的性質，其原因是型殼晶（或粒）界處玻璃相在熔融金屬動、靜壓力作用下，發生粘性流動。因此，減少晶界玻璃相的數量，改善其分佈狀態，形成所謂“直接結合”料的顯微結構，乃是提高型殼1550℃以上高温抗蠕變性的關鍵。直接結合既可是同相間的直接結合，也可是異相間的直接結合。在型殼中，二氧化硅粘結劑所帶入的百分之十左右的無定形二氧化硅是形成玻璃相的主要組分之一，因此二氧化硅粘結劑與耐火材料粉粒之間的巨大相界面，就成為整個型殼的薄弱環節了。對於多孔結構的陶瓷型殼，要建立同相的直接結合，型殼需要經很高温度焙燒，勢必產生很大的燒結收縮，這是熔模製殼工藝所不允許的。如果能使玻璃相轉化為晶相，形成主晶相間以高温穩定的異相直接結合的顯微結構，將能有效地改善型殼的抗蠕變性。

為此，必須從控制和改善顯微結構入乎，根據相圖選擇那些容易與粘結劑SiO₂生成高温穩定異相的材料。同時，要求耐火料與粘結劑所配製的塗料具有良好的化學穩定性。在使用二氧化硅粘結劑時，熔模鑄造常用的普通電熔剛玉按理應是一種有希望用於定向凝固的型殼材料。但是，定向凝固的實踐表明，剛玉型殼的抗蠕變性並不好，常出現型殼破裂漏鋼的現象。理論與實踐的矛盾促使我們進一步研究電熔剛玉的顯微結構與抗蠕變性的相關性。

以中温抗蠕變性和高温抗蠕變性來描述型殼的抗蠕變特性。中温抗蠕變性是指經過1050℃焙燒的型殼試樣，在1200-1300℃保温一小時的撓度值，它反映型殼在定向凝固加熱過程中的抗變形能力。它主要取決於型殼玻璃相的數量、分佈、粘度和對晶體的潤濕性。高温抗蠕變性是指型殼試樣在1600-1650℃保温一小時的撓度值，反映型殼在定向凝固條件下的抗變形能力，它主要取決於使用温度下能否在主晶相間形成高温穩定的異相 ^[2]  。

普通電熔剛玉型殼的中温抗蠕變性很差，試樣常呈蠕變折斷態，只有經過1500℃以上温度焙燒的型殼才具有優良的高温抗蠕變性。型殼焙燒温度不足1500℃時，剛玉相界清晰，而經1500℃以上焙燒後，剛玉相界變得模糊並有鱗片狀析出物，這是二次莫來石形成的徵兆。x射線衍射分析的結果也證實了二次莫來石的生成。所以，只有經1500℃以上温度焙燒的剛玉型殼才能形成二次莫來石異相直接結合的顯微結構，從而具有優良的高温抗蠕變性。相反，在1050-1400℃左右培燒，不但沒有二次莫來石生成，而在粘結劑與剛玉的相界面生成以鈉長石為主的低枯度玻璃相，導致在定向凝固的加熱過程中或使用温度低於1500℃的情況下，型殼就產生蠕變破壞。

改善普通電熔剛玉（EC99）型殼的抗蠕變性，可從提高剛玉品界玻璃相的粘度，減少玻璃相數量和提高剛玉晶體的二次莫來石化能力兩方面入手，使形成二次莫來石的温度降低，在形成異晶相之前減少晶界間玻璃相的粘性流動傾向。為此，選擇了下述三種類型的電熔剛玉質材料進行試驗研究；一是在工業氧化鋁中加入適量SiO₂電熔合成，獲得細晶組織，着重研究SiO₂對材料及型殼晶界相組成的影響，二是用工業氧化鋁電熔，製成細晶剛玉（EC_F99），研究材料品體尺度對剛玉的二次莫來石化能力影響，三是用電熔棕剛玉進行試驗，研究分佈於玻璃相中的晶相對型殼抗蠕變性的影響，通過這些試驗找出提高電熔剛玉型殼抗蠕變性的具體途徑 ^[3]  。

1.提高剛玉型殼抗蠕變性的本質在於能在較低的焙燒温度下使型殼形成主晶相（剛玉）間以異相（二次莫來石）直接結合的顯微結構。

2.型殼材料二次莫來石化能力的強弱是型殼能否在較低的焙燒温度下形成異相直接結合顯微結構的核心問題。

3.細化電熔剛玉晶粒不僅能提高材料的反應活性，而且與材料中含有適量SiO₂一樣能有效地降低Na₂O含量，對提高材料的二次莫來石化能力有明顯效果，並相應提高了材料的中温抗蠕變性。

4.莫來石結合細晶剛玉（EC95）與細晶剛玉（EC_F99）具有優良的抗蠕變性和較小的燒結收縮率。與Al₂O₃-SiO₂系燒結料相比，型殼使用温度可提高150-200℃；型殼厚度可減少1/3-1/2。該材料經1550-1650℃定向凝固實踐考驗，效果良好，並有希望用於定向共晶工藝之中 ^[2]  。