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1、液态铸造合金用泡沫陶瓷过滤器的研究现状和发展趋势冯胜山陈巨乔（湖北省机电研究设计院武汉430070） 摘要本文介介绍了液液态铸造造合金用用过滤器器的发展展历史和和性能特特点，阐阐述了国国内外泡泡沫陶瓷瓷过滤器器的研究究状况和和应用效效果，探探讨了泡泡沫陶瓷瓷过滤器器在新世世纪的发发展趋势势。关键词铸造泡沫陶陶瓷过过滤 液态铸铸造合金金用过滤滤器的发发展历史史和性能能特点在铸造生产产中，由由于非金金属夹杂杂物等铸铸造缺陷陷导致的的铸件废废品率一一般高达达废品总总数的550%60%。夹杂杂缺陷不不仅严重重降低铸铸件的机机械性能能，也对对其加工工性能及及外观产产生有害害影响。净净化液态态铸造合合金，
2、减减少或消消除其中中的各种种非金属属夹杂物物，无疑疑是获得得高质量量铸件的的非常重重要的技技术措施施。采用用过滤技技术可以以有效地地实现净净化液态态铸造合合金的目目的。过滤技术应应用于铸铸造生产产已有几几十年的的历史，但但最初仅仅仅是用用铁丝网网、带孔孔的钢板板、多孔孔泥芯等等简单的的过滤器器插入浇浇注系统统中来滤滤除大块块夹杂物物。从六六十年代代初起，在在俄、美美、英、中中等国家家陆续出出现了硅硅酸铝纤纤维质、钼钼丝质、氮氮化硼纤纤维质等等两维结结构型内内过滤网网，并在在生产中中得到应应用，取取得了一一定效果果。但是是，所有有这些过过滤网只只能通过过机械筛筛分作用用滤除金金属液中中的大块块夹
3、杂物物和极少少数小夹夹杂物，而而且硅酸酸铝纤维维过滤网网由于耐耐火度和和强度均均较低，只只能用于于有色合合金、铸铸铁和小小型铸钢钢件的过过滤，难难以长时时间地承承受高温温金属流流体的冲冲击；英英国研制制的钼丝丝质和美美国研制制的氮化化硼纤维维质过滤滤网虽能能用于过过滤铸钢钢等高温温合金，但但因其价价格昂贵贵，使其其应用受受到限制制。用于于铸造合合金过滤滤的还有有直孔芯芯型陶瓷瓷过滤器器和耐火火颗粒过过滤器，但但它们的的孔隙率率均小，而而且前者者的过滤滤效率仍仍较低，过过滤效果果不稳定定，后者者由于颗颗粒间无无粘结作作用使其其易漏粒粒，使用用也不方方便。七七十年代代初美国国最先研研制成功功的烧结
4、结型多孔孔陶瓷过过滤器虽虽解决了了耐火颗颗粒过滤滤器易漏漏粒和使使用不便便的问题题，但和和八十年年代初美美国最先先研制成成功的直直孔型蜂蜂窝陶瓷瓷过滤器器一样，孔孔隙率仍仍较小，一一般小于于50%，金属属液过流流率低。自从19778年铝铝合金用用泡沫陶陶瓷过滤滤器首次次研究成成功以来来，泡沫沫陶瓷过过滤技术术得到了了迅速发发展。这这种过滤滤器（简简称CFFF，即即Cerramiic FFoamm Fiilteer）是是采用聚聚氨酯泡泡沫塑料料为载体体，将它它浸入由由陶瓷粉粉末、粘粘结剂、助助烧结剂剂、悬浮浮剂等制制成的涂涂料中，然然后挤掉掉多余涂涂料，使使陶瓷涂涂料均匀匀涂敷于于载体骨骨架成为
5、为坯体，再再把坯体体烘干并并经高温温焙烧而而成。泡泡沫陶瓷瓷过滤器器又分为为粘结型型和烧结结型，前前者依靠靠粘结剂剂将陶瓷瓷微细颗颗粒粘结结在一起起，后者者是依靠靠在高温温下保温温，使较较纯的陶陶瓷微细细颗粒烧烧结熔合合起来。泡泡沫陶瓷瓷过滤器器所具有有的独特特的三维维连通曲曲孔网状状骨架结结构使其其具有高高达800%990%的的开口孔孔隙率，并并具有以以下三种种过滤净净化机制制:其一是是机械拦拦截；其其二是整整流浮渣渣，即过过滤片的的整流作作用使过过滤片前前的横浇浇道处于于充满状状态，使使过滤后后的铁水水呈平稳稳的层流流状态，铁铁水的氧氧化和冲冲刷反应应减弱，从从而使夹夹杂物易易于上浮浮和捕
6、获获，使过过滤片后后的二次次夹杂物物数量减减少；其其三是深深层吸附附，即进进入过滤滤片内部部的细小小夹杂物物由于与与流径复复杂的陶陶瓷网络络充分接接触而被被吸附于于骨架上上或被滞滞留于网网络死角角中。它它通过这这三种过过滤净化化机制，可可高效地地滤除金金属液中中的大块块夹杂物物和很大大部分小小至数十十微米的的微小悬悬浮夹杂杂物（哈哈尔滨工工业大学学对铝青青铜的试试验表明明：泡沫沫陶瓷过过滤器的的过滤效效率高达达95%，而双双层纤维维过滤网网仅为667），从而显显著降低低铸件废废品率和和焊补率率。此外外，还能能简化浇浇注系统统，改善善金相组组织，从从而提高高铸件工工艺出品品率和生生产率，改改善铸
7、件件内部质质量、工工作性能能以及机机加工性性能。因因此，泡泡沫陶瓷瓷过滤器器具有很很好的应应用前景景。液态铸造合合金用泡泡沫陶瓷瓷过滤器器应具备备下列性性能：1.1 具有足足够的常常温和高高温机械械强度，使使其能承承受运输输过程中中的振动动、挤压压和使用用过程中中高温金属液液的冲击击。表国内内外典型型泡沫陶陶瓷过滤滤器的主主要技术术性能对对比国别及公司司型号种类化学组成(Wt.%)孔尺寸(ppi)体积密度(g/cm33)开口孔隙率(%)常温抗压强度(MPa)常温抗弯强度(MPaa)耐火度()最高使用温温度()抗热冲击值(mmg)200110000热胀系数(10-6/)1000高温抗抗压强度度(
8、MPPa)最高过滤效率(%)应用范围美国Consooliddateed Alumiinumm公司Seleee/AllAlPO44粘结刚刚玉Al2O33,AllPO4410、200、300.850.351400较低Al及其它它有色金金属Seleee/Fee莫来石3 Al22O3. 2SiiO215、2552.00.7150097铁、非活性性Ni基合合金刚玉99 All2O315、2550.66706.01700较低97铁、钢、高高熔点有有色金属、活性性金属0.47813.00.9部分稳定化化氧化锆97ZrOO2，3MggO15、2550.92707.01800很低97超级合金、钢钢0.64814
9、.0氧化锆增韧韧莫来石75 A22O3，17ZrOO2，8SiiO215、2550.65704.5165097钢0.42812.5氧化锆增韧韧刚玉65PSZZ，35 Al22O315、2552.00.7170097钢粘结SiCCSiC15、255160097铁、铜基合合金美国Hi-Teech陶瓷公司莫来石65Al22O3，35SSiO2210、200、300.450.447778110.743.0061.161.55716502.4110.555.14高96铁、铜基合合金刚玉98 All2O3，2SiiO210、200、300.510.666778222.082.8831.503.225175
10、04.188.18.61很高97高温合金氧化锆增韧韧刚玉79 All2O3，21ZZrO2210、200、300.570.669808551.252.4451.031.77817500.311.09.16很高97部分稳定化化氧化锆锆97ZrOO2，3MggO10、200、300.721.112768551.012.5511.103.33718000.222.28.23很高99日本Bridggesttonee株式会社堇青石2MgO2All2O35SiiO26、13、200.350.660809001.082.1141.422.0堇青石刚刚玉6、13、200.350.660809001.452.7
11、764.4碳化硅SiC6851.091500日本品川白炼瓦瓦公司氧化铝Al2O330.7802315006.2碳化硅SiC0.5801.522.013003.5氮化硅Si3N440.6803512003.5日本石桥政政勇碳化硅SiC5、8、1130.428515005.7铁合金英国Fosecco公司Sivexx10、200、30铝、铜等有有色合金金Sedexx10、200、30铁、铜基合合金Steleex氧化锆增韧韧刚玉ZTA10、200、3070高熔点合金金，活性性金属中国哈尔滨滨理工大学CFF/铁铁高铝矾土Al2O33，SiOO2150.6850.84110.42001700014500.
12、5300铁合金CFF/钢钢氧化锆增韧韧刚玉60Al22O3，11ZZrO22，0.88TiOO215800.93550.50001750016000.8288钢中国湖北机电研究设设计院MF，AFF，ZMFF，ZAFF高铝矾土，刚刚玉，氧氧化锆10、2000.400.7758552.333.516501800016502.944.2591.322.0铝、铜、铁铁、钢等等1.2 具有合合适的耐耐火度和和较低的的热膨胀胀系数，使使其在高高温金属属液的长长时间作作用下不不软化变变形和开开裂。1.3 具有优优良的高高温化学学稳定性性，使其其不受高高温金属属液的侵侵蚀，避避免污染染金属液液。 国外外泡沫陶
13、陶瓷过滤滤器的发发展状况况最早的泡沫沫陶瓷过过滤器是是19778年美美国oonsooliddateed AAlumminuum公司司的R.R.MMolllardd和N.DDaviisonn研制成成功的铝铝合金用用泡沫陶陶瓷过滤滤器，其其商品名名为Seeleee/All。19884年又又研制出出了用于于过滤黑黑色金属属的泡沫沫陶瓷过过滤器SSeleee/FFe。Sellee/Al是是以磷酸酸铝(AALPOO4)为粘结结剂的粘粘结型刚刚玉质过过滤器，其其最高使使用温度度为14400，也可可用于其其它有色色合金。Selee/Fe则主要为烧结型，根据不同的应用对象，可分别采用如下的耐火骨料：莫来石、刚
14、玉、MgO部分稳定化ZrO2及其复合材料；此外还有粘结型SiC质的Selee/Fe。它们的孔尺寸有15、25ppi（每英寸长度上的孔数）两种，厚度一般为1925mm。它们的化学成分和主要物理性能及其应用范围见表1。泡沫陶瓷过滤器在使用前如经预热，则最高使用温度可提高。尺寸为10010025mm的刚玉质烧结型泡沫陶瓷过滤器价格约为3美元，同样大小的氧化锆增韧刚玉质(ZTA)泡沫陶瓷过滤器则为4.6美元。R.R.Mollard等人对Al-Mg合金进行的对比试验表明：泡沫陶瓷过滤器可使合金的抗拉强度提高约4%，延伸率提高约14%。采用Selee/Fe的15ppi和25ppi过滤器过滤铸态球铁能使其疲
15、劳强度提高21.4%和30.6%，过滤效率高达97%。铸件废品率在过滤后大幅度降低（见表）。 表美国国泡沫陶陶瓷过滤滤器Seeleee应用实实例应用工厂铸造合金种种类过滤前的问问题过滤后的效效果Teleddynee CCastt PProdducttsAl-Cuu25%废品品基本无废品品Hemett oof FlooriddaAl-Sii20%废品品无废品Airessearrch Caastiing Coorp.Al-Cuu大面积夹杂杂消除Univeersaal Casstinng Corrp.Al-Cuu30%废品品无Univeersaal Casstinng Corrp.球铁50%废品品2
16、%Univeersaal Casstinng Corrp.不锈钢气孔和夹杂杂量超标标全部达标美国Hi-Tecch陶瓷瓷有限公公司在八八十年代代前期也也研制成成功了四四种用于于过滤高高温合金金的泡沫沫陶瓷过过滤器，其其耐火骨骨料分别别为莫来来石、刚刚玉、氧氧化锆增增韧刚玉玉(ZTTA)和和氧化镁镁部分稳稳定氧化化锆(PPSZ)。这些些过滤器器的耐火火度为11650018800，平均均孔径为为0.551.4mmm，骨架架厚度为为0.22300.699mm，高高温蠕变变（试样样在0.0344MPaa和15000下作用用3h后的的每小时时变形量量）为00.077400.7449%/h，过过滤效率率高达
17、992999%。美国Asttro Mett公司也也生产用用于铝、镁镁、铜、铸铸铁、铸铸钢和不不锈钢等等合金过过滤的泡泡沫陶瓷瓷过滤器器，材质质主要是是刚玉、混混有氧化化钛和二二氧化硅硅等的氧氧化锆。该该公司的的研究表表明：用用磷酸盐盐或铬酸酸盐粘结结的泡沫沫陶瓷过过滤器在在10993112600范围内内就会破破裂；用用莫来石石烧结的的过滤器器虽具有有很好的的抗热冲冲击性，但但在15593附近软软化；这这二种泡泡沫陶瓷瓷过滤器器一般不不适于或或较少用用于铸钢钢和铸铁铁合金过过滤。美国还研制制成功了了SiCC-All2O3复合材材料烧结结型球铁铁过滤用用泡沫陶陶瓷过滤滤器，其其组成为为：500%S
18、iiC、40%Al22O3，其余余为助烧烧剂、粘粘结剂等等。日本在铸造造用泡沫沫陶瓷过过滤器的的开发和和应用方方面也发发展较快快，其材材质有堇堇青石（2MgOAl2O35SiO2）、莫来石（3Al2O32SiO2）、Al2O3、SiC和Si3N4等。日本桥石(Bridge stone)株式会社已开发出三种规格的泡沫陶瓷过滤器，即6、13、22ppi，孔隙率也高达8090%，体积密度为0.350.60g/cm3，厚度为1025mm。日本品川白白炼瓦公公司也生生产以AAl2O3、SiCC和Si3N4为材质质的泡沫沫陶瓷过过滤器。据据该公司报道：过过滤有色色合金时时，以SSi3N4质的寿寿命为最最长
19、；过过滤16600以上的的钢液时时，宜用用ZrOO2、MgOO、Cr2O3等复合合氧化物物。一般泡沫陶陶瓷过滤滤器要进进行“末端处处理”，即采采用与本本体相同同的陶瓷瓷材料封封堵周边边孔隙，以以便阻挡挡流体向向周围流流动，并并提高强强度。日日本有的的泡沫陶陶瓷过滤滤器骨架架表面涂涂敷树脂脂以提高高强度，但但这容易易使铸件件产生气气孔。日本石桥政政勇研制制成功一一种孔眼眼具有方方向性（孔孔眼截面面为椭圆圆形）的的烧结型型泡沫陶陶瓷过滤滤器，其其厚度方方向的孔孔眼层数数较多，从从而使过过滤流体体与过滤滤器骨架架的碰撞撞次数增增加，以以提高过过滤效果果。石桥桥政勇研研制用于于铸铁过过滤的过过滤器材材
20、质为SSiC，厚厚度为222mmm，并已已在生产产中通过过同时使使用几十十个过滤滤器（分分别置于于各个内内浇道）成成功地铸铸出重达达20吨箱的普普通灰铸铸件。日本东芝陶陶瓷有限限公司（Toshiba）于1987年向德国申请的泡沫陶瓷过滤器专利是以Si3N4为材质，外加1%以上的Al2O3、SiO2、TiO2、MgO、ZrO2和Cr2O3等作为烧结助剂，其烧结温度为15001800，体积密度为0.7g/cm3，抗压强度为11MPa；当无烧结助剂时，抗压强度只有1MPa。英国对铸造造用泡沫沫陶瓷过过滤器的的研制和和开发也也起步较较早英英国著名名的Foosecco公司司在八十十年代前前期就已已成功地
21、地研制出出了过滤滤有色合合金（特特别是铝铝基和铜铜基合金金）的泡泡沫陶瓷瓷过滤器器（型号号为Siivexx），及及过滤大大部分铸铸铁、部部分高熔熔点铜合合金的泡泡沫陶瓷瓷过滤器器（型号号为Seedexx），孔孔尺寸规规格有110、20、30pppi三三种，开开口孔隙隙率最高高达900%，它它可清除除比100um小小得多的的夹渣；过滤铝铝合金一一般采用用10和20pppi的的过滤器器。经过过滤的铝铝合金压压铸件在在机加工工时的刀刀具磨损损量比未未经过滤滤铸件减减小500%；过过滤可使使铁素体体球铁的的疲劳强强度提高高10%左右，刀刀具磨损损减少00.0440.1mmm；球铁铁箱体件件采用过过滤技
22、术术后，由由于浇注注系统简简化而使使铸造工工艺出品品率从339%提提高到663%。到到八十代代后期，Foseco公司又推出了用于过滤铸钢件的泡沫陶瓷过滤器（型号为Stelex），其开口孔隙率约为70%。获得英国第第一个泡泡沫陶瓷瓷过滤器器专利的的是英国国Faiireyy陶瓷公公司的RRollls-RRoycce。该该公司的的泡沫陶陶瓷过滤滤器可用用于铝、铜铜、镁合合金，但但不能用用于钢水水过滤。英英国航空空工业铸铸件生产产在八十十年代末末期的泡泡沫陶瓷瓷过滤器器使用量量已高达达2.55万片/月。除美国、日日本和英英国外，德德国和瑞瑞士等国国家也相相继研制制成功了了用于铸铸造合金金过滤的的泡沫陶
23、陶瓷过滤滤器，并并已在砂砂型铸造造、压铸铸、熔模模铸造等等的各种种材质铸铸件上得得到广泛泛应用。瑞瑞士铝有有限公司司在19988年年获得的的一个泡泡沫陶瓷瓷过滤器器专利所所采用的的材料成成分是550%以以上的SSiC、30%以上的的SiOO2，其余余为All2O3。其中中SiOO2用作胶胶质粘结结剂。该该泡沫陶陶瓷过滤滤器主要要用于铸铸铁合金金的过滤滤。综合分析以以上结果果和表11数据，可可以看出出：2.1 烧结型泡沫沫陶瓷过过滤器的的强度和和使用温温度均比比同材质质的粘结结型泡沫沫陶瓷过过滤器高高，因而其适用范范围更广广，但成成本也更更高。2.2 在同类过滤滤器中，开开口孔隙隙率越高高，则体
24、体积密度度和强度度均越低低。2.3 最高使用温温度从高高到低的的泡沫陶陶瓷过滤滤器材质质排列顺顺序为：部分稳稳定化氧氧化锆刚玉碳化硅莫来石石（高铝铝矾土）。其其中部分分稳定化化氧化锆锆特别适适用于各各种高温温合金，刚刚玉较适适用于铸铸钢，碳碳化硅较较适用于于铸铁，莫莫来石（高高铝矾土土）则适适用于铸铸铁和有有色合金金。2.4 刚玉质泡沫沫陶瓷过过滤器加加入氧化化锆增韧韧后，强强度有所所降低，但但抗热冲冲击性显显著提高高，从而可扩大大其应用用范围。 国内内泡沫陶陶瓷过滤滤器的发发展状况况铸造合金用用泡沫陶陶瓷过滤滤器在国国内的发发展始于于八十年年代初。哈哈尔滨理理工大学学于19982年年最早研研
25、制成功功的泡沫沫陶瓷过过滤器只只能用于于铝合金金的过滤滤。此后后，该校校又陆续续开发了了可用于于黑色金金属过滤滤的泡沫沫陶瓷过过滤器。在在此期间间，沈阳阳铸造研研究所、上上海机械械制造工工艺研究究所、湖湖北省机机电研究究设计院院、南昌昌航空工工业学院院、东风风汽车公公司等单单位也先先后开展展了泡沫沫陶瓷过过滤器的的研究工工作，并并均取得得丰硕成成果。哈尔滨理工工大学于于八十年年中期开开发的用用于黑色色金属的的过滤器器（CFFF-型）系系采用高高铝矾土土为耐火火骨料，孔孔尺寸为为15pppi，厚厚度为222mmm。此后后又通过过添加少少量Y2O3、CeOO2作为助助烧剂研研制出了了CFFF-型过
26、滤滤器，其其烧结保保温时间间由原来来的数小小时缩短短至100分钟左左右，烧烧结温度度也比原原来降低低2000左右，但但制品性性能变化化不大。为为了提高高泡沫陶陶瓷过滤滤器过滤滤高温合合金时抵抵抗脆性性破坏的的能力，该该校又通通过在刚刚玉粉基基料中适适量添加加ZrOO2增韧剂剂和TiiO2、耐火火粘土等等助烧剂剂，并以以磷酸二二氢铝为为粘结剂剂，在115600的烧结结温度下下研制出出铸钢用用泡沫陶陶瓷过滤滤器，其其主要物物理性能能有明显显提高（见见表）。该该校对各各种金属属液的过过滤试验验表明：泡沫陶陶瓷过滤滤器能有有效地去去除非金金属夹杂杂物等夹夹渣和部部分气体体，改善善铸件金金相组织织，细化
27、化晶粒，可可使铝合合金的抗抗拉强度度提高445%，延伸伸率提高高7111%；可使铜铜合金的的抗拉强强度提高高22%，延伸伸率提高高将近一一倍，硬硬度提高高8220HBB；可使使灰铁抗抗弯强度度提高55%左右右，抗拉拉强度提提高166%左右右；可使使球铁抗抗拉强度度提高约约17%，延伸伸率提高高约400%，硬硬度提高高约100%，而而且硬度度分布更更为均匀匀；可使使不锈钢钢延伸率率提高667%，冲冲击韧性性提高118%。沈阳铸造研研究所也也开发出出铸铁用用泡沫陶陶瓷过滤滤器，其其开口孔孔隙率为为80%，密密度为00.4gg/cmm3，最高高浇注温温度为114000，其过过流率为为15Kgg/cm
28、m2 miin,在在14000铁水中中能持续续10mmin而而不破裂裂，能用用于重达达1.77吨的铸铸铁件。东风汽车公公司开发发的泡沫沫陶瓷过过滤器共共有三种种材质，分分别为铝铝矾土质质（All2O3 50%，SiOO2 35%）、All2O3质（800% AAl2O3、20% SiiO2）和i质（445% SiCC、45% All2O3），其其孔眼密密度为110、20pppi等等多种规规格，厚厚度为222mmm。该公公司在球球铁生产产流水线线上对i质泡泡沫陶瓷瓷过滤器器的应用用实践表表明：球球铁抗强强度和延延伸率分分别比不不过滤时时提高115.33%和12.5%，且且分散度度减小，铸铸件工艺
29、艺出品率率比采用用蜂窝状状直孔陶陶瓷过滤滤片时提提高2.8%，铸铸件废品品率降低低50%左右，机机加工时时刀具使使用寿命命提高11倍多，取取得了良良好的经经济和技技术效益益。上海机械制制造工艺艺研究所所研制的的泡沫陶陶瓷过滤滤器材质质主要为为高铝矾矾土质，其其孔隙率率为800%，厚厚度为115mmm，抗压压强度为为1.55MPaa，抗弯弯强度为为0.33MPaa，烧结结温度为为15000116000，烧结结时间约约10hh。南昌航空工工业学院院重点研研究了镁镁合金过过滤用的的纯氧化化镁泡沫沫陶瓷过过滤器。由由于氧化化镁的标标准生成成自由焓焓很低，高高温下熔熔融镁极极易与一一些标准准生成自自由焓
30、较较高的氧氧化物如如SiOO2和Al2O3等生成成MgOO，会使使以All2O3和SiOO2等为陶陶瓷基料料的过滤滤器的陶陶瓷骨架架被迅速速侵蚀以以至消失失，MggO等反反应生成成物均进进入镁液液中而严严重污染染镁液。该该校针对对镁合金金的特性性，研制制成功一一种高温温固相烧烧结型纯纯氧化镁镁泡沫陶陶瓷过滤滤器。这这种过滤滤器的陶陶瓷骨架架本身是是不致密密的，显显气孔率率为510%。这种种微观上上粗糙多多孔的陶陶瓷骨架架不但容容易吸附附微细夹夹杂物，而而且能吸吸附在镁镁液中呈呈液滴状状态的熔熔剂夹杂杂（MggO与熔熔剂是完完全润湿湿的）。采采用纯MMgO泡泡沫陶瓷瓷过滤器器净化ZZM-55镁合
31、金金液后，铸铸件基本本不存在在夹杂物物，抗拉拉强度可可提高225.22%，延延伸率提提高822%，浇浇注系统统的镁合合金可完完全回收收，其中中的泡沫沫陶瓷可可以在合合金重熔熔时浮出出液面而而撇去。南南昌航空空工业学学院还以以碳化硅硅为陶瓷瓷基料，外外加少量量硼化物物作为烧烧结助剂剂，在较较低的烧烧结温度度下烧制制出铸铁铁用泡沫沫陶瓷过过滤器，其其强度较较高，成成本较低低，能承承受高温温铁水冲冲击3mmin以以上。该该过滤器器与耐高高温纤维维过滤网网在球铁铁曲轴上上的对比比应用结结果表明明：石墨墨球的平平均直径径比采用用纤维过过滤网时时明显减减小，分分布也更更为均匀匀。湖北省机电电研究设设计院从
32、从19888年开开始进行行泡沫陶陶瓷过滤滤器的研研究，根根据不同同的工况况，研制制出了莫莫来石质质（MFF型）、刚刚玉质（AF型）、氧化锆一莫来石质（ZMF型）和氧化锆刚玉质（ZAF型）等四种材质的泡沫陶瓷材料，其主要技术性能和适用范围也如表所示，其开口孔隙率为7585%，常温抗压强度和高温抗压强度分别达2.53.5Mpa和1.32.0MPa，耐火度为16401800，最高使用温度可达1650，接近国际先进水平。该系列泡沫陶瓷过滤器的生产工艺特点是：选用了一种热膨胀系数小、本身耐火度较高、同时具有优良的助烧结能力和陶瓷浆料悬浮分散能力的新型助剂；选用的陶瓷浆料粘结剂是一种强度高、发气量小、价格
33、低廉的无机粘结剂。该院通过实验和回归分析发现：随着开口孔隙率的降低，抗压强度沿开口孔隙率的幂函数趋势升高，过滤效率也提高，但对液态合金的流动阻力也增大；当开口孔隙率为80%左右时，过滤器具有过滤效率、强度和流动阻力三方面的最佳综合效果。该系列泡沫陶瓷过滤器在十多家铸造企业生产现场的应用实践表明：通过其对各种夹杂物的高效滤除和对晶相组织的细化作用，可使铸造缺陷显著减少以至消除；并使灰铁的抗拉强度、冲击韧性和硬度分别提高6.9%、14.3%和19.4%，相当于提高了一个牌号等级；可使高铬合金耐磨铸铁的抗弯强度、冲击韧性和硬度分别提高14%、15%和30%左右，而且以上机械性能的分散度可降低3367
34、%，亦即性能更为稳定；可使碳钢的抗拉强度、屈服点和延伸率分别提高4%、13%和6%左右。该院近年的进一步研究已使泡沫陶瓷材料成功应用于高温废气的过滤净化、高温隔热保温、高温高湿消声降噪等领域。4 泡沫沫陶瓷过过滤器的的发展趋趋势如前所述，近近二十年年来，经经过铸造造工作者者的努力力，泡沫沫陶瓷过过滤器及及其在液液态铸造造合金过过滤领域域的应用用已得到到了长足足的发展展。据不不完全统统计，仅仅国内迄迄今已有有近十条条泡沫陶陶瓷过滤滤器生产产线投入入生产，年年生产总总量已达达数百万万片。但但据测算算，我国国铸造行行业的潜潜在年需需求量约约1亿片片左右。因因此，在在新的世世纪，泡泡沫陶瓷瓷过滤器器的
35、研究究、生产产和应用用推广工工作尚需需继续加加强，而而且工作作重点应应放在以以下几个个方面：4.1 开发生生产烧结结温度低低、烧结结时间短短的新型型低成本本泡沫陶陶瓷过滤滤器。4.2 开发生生产适用用于各种种活性合合金、高高温物化化性能稳稳定的新新型泡沫沫陶瓷过过滤器。4.3 开发生生产适用用于熔模模铸造、金金属型铸铸造等特特种铸造造工艺的的异形泡泡沫陶瓷瓷过滤器器。4.4 深入研研究泡沫沫陶瓷过过滤器的的过滤净净化机制制和对金金属凝固固过程的的影响机机制。4.5 系统研研究泡沫沫陶瓷过过滤器的的应用技技术，包包括孔径径和厚度度的选择择、安放放方式和和浇注系系统的设设计、浇浇注温度度和速度度及
36、金属属液压头头的控制制等。4.6 开展泡泡沫陶瓷瓷过滤器器的系列列化和标标准化工工作。主要参考文文献1F.RR.Moollaard, N.DDaviisonn. AFSS Trranssacttionns, 19778（886）: 447948662F.RR.Moollaard, N.DDrviisonn. Moddernn Caastiing, 19779 (3) : 64663F.RR.Moollaard, N.DDaviisonn. AFSS Trranssacttionns, 19880 (888) : 599555614W.HH.Suuttoon,etaal. AFSS Trrans
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