熔模精铸是一种先进的材料近净成形技术，具有高精度、高效率、低损耗等优点，在航空航天、汽车工业等领域有广泛的应用前景[1?4]。硅溶胶是精铸业常用的一种优质粘结剂，硅溶胶型壳高温强度较高、表面质量较好。但硅溶胶型壳残留强度偏高，导致脱壳性差、铸件难以清理；其次，硅溶胶型壳湿强度较低，不易型壳的搬运，干燥慢，且制壳周期长。然而，精铸硅溶胶型壳强度和透气性存在相互制约的关系，往往采用增加型壳厚度保证型壳强度，导致散热困难，晶粒粗大，而且透气性差、充型困难，必须提高金属液浇注温度，使得型壳与金属发生反应的程度加剧，大大影响了产品的表面质量，同时金属液的高温使得型壳变形严重，从而影响精铸件质量[5]。迄今为止，国内外学者研究以纤维作为增强体加入金属基复合材料，可有效提高复合材料基体的力学性能和组织性能[6?10]。根据纤维增强复合材料的思路，在型壳中加入陶瓷有机纤维能够阻碍型壳裂纹的扩展，当裂纹越过纤维时，要将纤维从型壳基体中拔出也需要较高的能量，可显著提高型壳的常温强度，其次使得型壳在高温下也不容易胀裂， 从而提高型壳的高温强度[11?12]。在浆料中加入高分子粘接剂和尼龙有机纤维对型壳进行强化，发现对强度影响不大，但可以增加型壳单层挂浆厚度，对尖角处抗开裂有着显著效果；同时，型壳在焙烧以后，尼龙纤维被完全烧失，在型壳内留下许多微孔隙，增强了型壳透气性[13?14]。陶瓷型壳中加入米糠，型壳焙烧前后的性能明显改善，特别是米糠在型壳焙烧时被烧失，增加了陶瓷型壳的孔隙率，降低了型壳裂纹的产生，从而提高了精铸件的质量[15?16]。基于此，为了同时保证型壳具有较高常温强度、足够的高温强度和较好透气性，本文作者采用陶瓷和尼龙复合纤维增强精铸硅溶胶型壳，研究复合纤维含量对硅溶胶型壳常温及焙烧后强度和透气性的影响规律，并探讨其增强机理，为高熔点复杂结构整体精铸件的生产提供科学依据和理论支撑。

实验材料
耐火材料采用郑州市海旭磨料有限公司生产的白刚玉和亿隆耐火材料厂生产的莫来石砂；粘结剂为山东济南银丰硅制品有限责任公司的碱性硅溶胶，SiO2含量为 29%~31%，胶体粒径为 9~20 nm；尼龙纤维，直径为d 9~13 μm，长度为 2~4 mm，由北京融信通科技有限公司生产；陶瓷纤维(硅酸铝纤维)，直径为d 3~4.5 μm，长度为 4~6 mm，由淄博华岩耐火纤维有限公司生产。纤维的主要性能指标如表 1 所列。

实验方法
按现行工艺配制型壳面层和过度层浆料，纤维仅加入背层和封层浆料中。复合纤维含量以浆料中硅溶胶质量的 0~0.75%增加，每间隔加入量为 0.15%，其中复合纤维是将陶瓷纤维和尼龙纤维按质量比为 1:1交织复合而成。型壳试样制备的工艺参数如表 2 所列。型壳试样的焙烧工艺如图 1 所示。
试验测试型壳强度：用尺寸为 70 mm×22.36mm×6 mm 的长方块试样，采用 XQY?Ⅱ型智能型砂强度仪，以三点弯曲试验测试抗弯强度的方法，测定型壳试样的常温强度及其焙烧后的强度，并在Quanta200 型 SEM 下观察型壳试样断口形貌。测试型壳透气性：用尺寸为 d50 mm×6 mm 的圆片试样，采用 ZTY 智能型砂型透气性测试仪，在室温下测试圆片试样的透气性。

结论
1) 陶瓷和尼龙复合纤维增强精铸硅溶胶型壳，当复合纤维含量在 0~0.75%时，随着纤维含量的增加，型壳常温强度先增大后减小；当复合纤维含量为 0.6%时，型壳常温强度达到最大值，为 3.638 MPa，与传统型壳的相比提高了 39%。
2) 建立了复合纤维含量 w、焙烧温度 t 与型壳焙烧后强度 p 的关系为= + + × ? ? p w t4 3.0758 2.9705 1.3 102 7 2 2.4518w 8.6667 10 t ? + ×随着复合纤维含量和焙烧温度的增加，型壳焙烧后强度先增大后减小。当复合纤维含量为 0.60%、焙烧温度为 1050 ℃时，型壳试样焙烧后强度最大，为5.145 MPa。
3) 复合纤维增强型壳焙烧过程中尼龙纤维被完全烧失，在型壳内留下许多微孔隙，可有效提高型壳透气性，随着复合纤维含量的增加，型壳透气性逐渐增大。

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