高温合金铸造过程中,合金与陶瓷型壳及型芯材料的界面反应会使得铸件表面形成反应层或粘砂层等表面缺陷,降低铸件表面质量,影响铸件的尺寸精度和后续加工。合金中的活性元素、陶瓷材料成分、合金浇注温度等是影响界面反应的重要因素。因此,开展高温合金与陶瓷材料的界面反应研究、探讨合金中活性元素以及陶瓷材料成分对高温合金/陶瓷材料界面反应的影响具有重要的理论和现实意义。采用座滴法以不同成分的镍基高温合金为研究对象,通过单独改变合金中活性元素C、Cr以及Hf的含量,研究了合金中活性元素对高温合金与高纯Al2O3陶瓷材料界面反应的影响。采用扫描电镜观察界面反应产物形貌、通过XRD和XPS分析产物的物相。实验结果表明,C与A12O3陶瓷材料发生界面反应,造成Al2O3陶瓷颗粒渗入到合金基体中,渗入深度约为40 μm;Cr与A12O3陶瓷未发生化学反应,当加入0.2 wt.%的C元素后,发生界面反应生成9Al2O3·Cr2O3;Hf与A12O3发生界面反应生成片层状HfO2,加入0.2 wt.%的C元素后,C元素参与界面反应,生成Al2O、Al和CO气体,破坏了原本呈条状或片状的HfO2,使其更加分散。采用座滴实验研究了合金中活性元素C、Cr、Al以及Hf与SiO2陶瓷材料的界面反应,发现Cr与SiO2发生界面反应形成粘砂物,主要成分为SiO2和Cr2O3,厚度约为30 μm,加入C元素后,合金底部粘砂上有孔洞生成,且粘砂加重;Al元素与SiO2发生化学反应在反应界面处生成更为稳定的Al2O3;Hf元素与SiO2发生化学反应生成片层状HfO2。采用座滴实验研究了合金中活性元素C、Cr、Al以及Hf与ZrSiO4陶瓷材料的界面反应,发现Ni-0.45C合金与ZrSiO4陶瓷材料发生界面反应且ZrSiO4部分分解,合金底部主要残留有Zr的氧化物;Ni-9Cr合金与ZrSiO4的分解产物SiO2发生反应,在合金底部有Cr2O3生成;Ni-3Hf合金与ZrSiO4陶瓷材料发生高温界面反应,生成HfO2,Al元素加入后,界面反应产物HfO2的面积相对减少。