Особенности изготовления высокотермостойкой керамики с использованием алюмогафниевого связующего

М. С. Варфоломеев; А. С. Похоренко; Г. И. Щербакова

doi:10.17073/1683-4518-2023-10-22-26

Особенности изготовления высокотермостойкой керамики с использованием алюмогафниевого связующего

М. С. Варфоломеев, А. С. Похоренко, Г. И. Щербакова

https://doi.org/10.17073/1683-4518-2023-10-22-26

Полный текст:

Аннотация

Исследованы процессы изготовления и механические свойства керамики на основе плавленого корунда и органического алюмогафниевого связующего. Изготовлены образцы керамики состава Al2O3/ HfO2. Изучены особенности процесса спекания керамических материалов, а также режимы их термообработки. Оценено качество лицевого слоя, проведены испытания изготовленных керамических образцов на предел прочности при изгибе. Микроструктура керамики состоит из зерен плавленого корунда, поверхность которых равномерно покрыта пленкой связующего материала состава Al2О3 и HfO2. Установлено, что предел прочности при изгибе керамических образцов на алюмогафниевом связующем составляет от 1,1 до 5,5 МПа, что соответствует требованиям, предъявляемым к промышленным керамическим литейным формам.

Ключ. слова

керамические изделия, алюмогафниевое связующее, плавленый корунд, огнеупорная композиция,

Об авторах

М. С. Варфоломеев

ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»
Россия

К. т. н.

Москва

А. С. Похоренко

ГНЦ РФ АО «ГНИИХТЭОС»
Россия
Москва

Г. И. Щербакова

ГНЦ РФ АО «ГНИИХТЭОС»
Россия
Москва

Список литературы

1. Kanyo, J. E. An overview of ceramic molds for investment casting of nickel superalloys / J. E. Kanyo, S. Schaﬀöner, R. S. Uwanyuze [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2020. ― Vol. 40, № 15. ― P. 4955‒4973. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2020.07.013.

2. Kumar, S. Characterization and properties of ceramic shells in investment casting process / S. Kumar, D. B. Karunakar // Inter. Metalcast. ― 2021. ― Vol. 15. ― P. 98‒107. https://doi.org/10.1007/s40962-020-00421-6.

3. Varfolomeev, M. S. Refractory compositions designed for highly heat-resistant ceramic molds in foundry practice / M. S. Varfolomeev, G. I. Shcherbakova // Refract. Ind. Ceram. ― 2018. ― Vol. 59, № 3. ― P. 290‒295. https://doi.org/10.1007/s11148-018-0223-3. [Варфоломеев, М. С. Разработка огнеупорных композиций для изготовления высокотермостойких керамических изделий в литейном производстве / М. С. Варфоломеев, Г. И. Щербакова // Новые огнеупоры. ― 2018. ― № 6. ― С. 18‒23]. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-6-18-23.

4. Chen, X. Y. Investigations on interface reactions and wettability between melt superalloys and ceramic materials / X. Y. Chen, F. Li, J. Wang [et al.] // Key Engineering Materials. ― 2016. ― Vol. 703. ― P. 132‒137. https://doi.org/10.4028/www.scientiﬁc.net/ KEM.703.132.

5. Yao, J. S. Interaction between two Ni-Base alloys and ceramic moulds / J. S. Yao, D. Z. Tang, X. G. Liu [et al.] // Materials Science Forum. ― 2013. ― Vol. 747. ― P. 765‒771. https://doi.org/10.4028/www.scientiﬁc.net/ MSF.747-748.765.

6. Wang, H. Wettability and interfacial reactions of a low Hf-containing nickel-based superalloy on Al2O3-based, SiO2-based, ZrSiO4, and CoAl2O4 substrates / H. Wang, J. Yang, J. Meng [et al.] // Ceram. Int. ― 2020. ― Vol. 46, № 14. ― P. 22057‒22066. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.05.212.

7. Chen, X. Y. Research status of the interface reactions between superalloys and ceramic materials in investment casting / X. Y. Chen, L. Xiao, J. B. Yu [et al.] // Special Casting and Nonferrous Alloys. ― 2016. ― Vol. 36, № 8. ― P. 844‒848. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2016.08.018.

8. Li, Q. Eﬀect of Cr, Hf and temperature on interface reaction between nickel melt and silicon oxide core / Q. Li, J. X. Song, D. G. Wang [et al.] // Rare Metals. ― 2011. ― Vol. 30. ― P. 405‒409. https://doi.org/10.1007/s12598-011-0313-6.

9. Zheng, L. Investigation of interfacial reaction between high Cr content cast nickel based superalloy K4648 and ceramic cores / L. Zheng, C. B. Xiao, G. Q. Zhang [et al.] // J. Aero Mater. ― 2012. ― Vol. 32, № 3. ― P. 10‒22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.003.

10. Li, F. Modiﬁcation of ceramic shell facecoat for inhibition of sand burning defect on DZ22B directionally solidiﬁed blades / F. Li, X. Chen, Y. Zhao [et al.] // The Int. J. of Adv. Man. Tech., ― 2018. ― Vol. 99. ― P. 1771‒1780. https://doi.org/10.1007/s00170-018-2616-3.

11. Venkat, Y. Eﬀect of ﬁne alumina in improving refractoriness of ceramic shell moulds used for aeronautical grade Ni-base superalloy castings / Y. Venkat, S. Singh, D. K. Das [et al.] // Ceram. Int. ― 2018. ― Vol. 44, № 11. ― P. 12030‒12035. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.03.197.

12. Xu, Z. Microstructure evolution and mechanical behaviors of alumina-based ceramic shell for directional solidiﬁcation of turbine blades / Z. Xu, J. Zhong, X. Su [et al.] // J. of Materials Res. and Tech. ― 2019. ― Vol. 8, № 1. ― P. 876‒886. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2018.05.023.

13. Baranova, T. F. Experience of using silica-free alumox binder in technology for preparing composite ceramic investment casting molds for superalloy directional solidiﬁcation / T. F. Baranova, S. A. Valiakhmetov, G. V. Gogolev [et al.] // Refract. Ind. Ceram. ― 2016. ― Vol. 57, № 4. ― P. 335‒341. https://doi.org/10.1007/s11148-016-9981-y. [Баранова, Т. Ф. Опыт использования бескремнеземного связующего АЛЮМОКС в технологии изготовления комбинированных керамических форм по выплавляемым моделям для литья жаропрочных сплавов направленной кристаллизацией / Т. Ф. Баранова, С. А. Валиахметов, Г. В. Гоголев [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2016. ― № 8. ― С. 3‒9]. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2016-8-3-9.

14. Shcherbakova, G. I. Metallocarbosilanes and elementoxanealuminoxanes as precursors of components of nanostructured ceramic composites / G. I. Shcherbakova, P. A. Storozhenko, D. V. Zhigalov // Russian Chemical Bulletin. ― 2020. ― Vol. 69. ― P. 875‒884. https://doi.org/10.1007/s11172-020-2844-1. [Щербакова, Г. И. Металлокарбосиланы и элементоксаналюмоксаны ― прекурсоры компонентов наноструктурных керамокомпозитов / Г. И. Щербакова, П. А. Стороженко, Д. В. Жигалов // Изв. Академии наук. Серия химическая. ― 2020. ― Т. 69, № 5. ― С. 875‒884.] https://doi.org/10.1007/s11172-020-2844-1

Дополнительные файлы

Для цитирования: Варфоломеев М.С., Похоренко А.С., Щербакова Г.И. Особенности изготовления высокотермостойкой керамики с использованием алюмогафниевого связующего. Новые огнеупоры. 2023;(10):22-26. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2023-10-22-26

For citation: Varfolomeev M.S., Pokhorenko A.S., Shcherbakova G.I. Features of manufacturing high-heat-resistant ceramics using aluminum hafnium binder. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2023;(10):22-26. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2023-10-22-26

Обратные ссылки

Обратные ссылки не определены.

ISSN 1683-4518 (Print)

Логин
Пароль