Речовина для виготовлення керамічних стержнів

1 Речовина для виготовлення керамічних стержнів, яка містить електрокорунд різних фракцій, кварц мелений пилоподібний, порошок алюмінієвий, пластифікатор на основі парафіну, поліетилену, буровупльного воску й графіту, яка відрізняється тим, що вона містить окис хрому Сг2О3 2-3 мас % при такому співвідношенні компонентів, мас % Кварц мелений 5-8 пилоподібний Порошок алюмінієвий АСД-4 2-4 Пластифікатор 10-14 Окис хрому СГ2О3 2-3 Електрокорунд Решта 2 Речовина за п 1, яка відрізняється тим, що вміст окису хрому визначають функціональною залежністю від вмісту порошку алюмінію в складі суміші = ° > 5 - С А | +1,0, Д е - вміст окису хрому СГ2О3, мас %, вміст порошку алюмінію, мас % о Винахід відноситься до ливарного виробництва, а саме до речовин для виготовлення стержнів складної конфігурації, які використовують для формування охолоджуємих порожнин газотурбінних лопаток при литті методом направленої кристалізації Відома речовина для виготовлення ливарних керамічних стержнів (див А св №1485510, кл В 22С 1/18 від 06 08 85р) Вказана речовина не дозволяє отримувати стержні зі стабілізованою структурою із-за неповноти процесу окислення металічного алюмінію та його субокисів при випалу стержнів, так як тривання окислення до форми АЬОз приводить до виникнення значних об'ємних напружень у відливках В процесі вилучення керамічних стержнів з відливок методом вилуговування залишки алюмінію та його субокисів взаємодіють з лугом із виділенням водню, який діє на пружно-напружений жароміцний нікелевий сплав відливок і приводить до розвитку крихких водневих тріщин у металі Найбільш близькою до речовини, що заявляється, є речовина в яку з метою підвищення горячої МІЦНОСТІ керамічних стержнів вводять додатково триокис хрому СгОз в КІЛЬКОСТІ 0,11,0мас%(див А св №1099476, кл В22С1/18від 04 10 82р) Недоліком цієї речовини є частковий розпад триокису хрому в процесі випалу керамічних стержнів до окису хрому СггОз та, із-за низького його вмісту, збереження субокисів алюмінію в керамічних стержнях при температурі заливання сплаву, що приводить до розвитку крихких водневих тріщин в процесі вилуговування При створенні винаходу ставилася задача отримати речовину для виготовлення керамічних стержнів складної конфігурації зі стабілізованою структурою за рахунок доокислення алюмінію Це досягається тим, що в речовину для виготовлення керамічних стержнів, яка містить електрокорунд різних фракцій, кварц мелений пиловидний, порошок алюмінієвий, пластифікатор на основі парафіну, полі етилену, буровупльного воску й графіту вводять окис хрому СггОз в КІЛЬКОСТІ 2-Змас % при такому співвідношенні 00 00 (О 46881 компонентів, мас % Кварц мелений пиловидний 5-8 Порошок алюмінієвий АСД-4 2-4 Пластифікатор 10-14 Окис хрому СггОз 2-3 Електрокорунд Решта Причому, вміст окису хрому визначають функціональною залежністю від вмісту порошку алюмінію в складі суміші Як видно з наведених даних, введення в склад суміші для виготовлення керамічних стержнів окису хрому СГ2О3 у КІЛЬКОСТІ ВІДПОВІДНІЙ формулі (1) в межах 2-3 мас % приводить до доокислення субокисів алюмінію до форми АЬОз при температурі заливання блоків лопаток жароміцним сплавом, та в результаті чого запобігає виділенню водню при вилуговуванні стержнів, - знімає ефект розширення кераміки в процесі направленої кристалізації лопаток й за рахунок цього зменшує величину об'ємних напружень у відливках Зменшення вмісту окису хрому менш 2мас % не дозволяє в повній мірі стабілізувати структуру кераміки в процесі заливання сплаву й запобігає виділенню водню при вилуговуванні стержнів (див склади сумішей №1,2 в таблицях 1,2) Підвищення вмісту окису хрому більш Змас % приводить до зниження горячої МІЦНОСТІ кераміки при 1500°С нижче припущеного рівня 120МПа й деформації стержнів при заливанні сплаву (див склади сумішей №5,6 в таблицях 1,2) Приклад Готування суміші здійснюють у конверторі перемішуванням порошку електрокорунд у різних фракцій , пиловидного кварцу й окису хрому СггОз з наступним нагріванням конвертора до 135±5°С та введенням пластифікатору, який містить розраховану КІЛЬКІСТЬ алюмінієвого порошку АСД4 Відпресовані стержні й зразки випалюють у коробах з засипкою із глинозему при температурі 1250°С на протязі 10 годин Склади сумішей та властивості керамічних зразків після випалу подані в таблицях 1,2 .0 0) Д - вміст окису хрому СггОз, мас %, е Сді - вміст порошку алюмінію, мас % Функціональна залежність (1), встановлена експериментальне, визначає інтервал вмісту окису хрому СГ2О3 у ВІДПОВІДНОСТІ з вмістом порошку алюмінію в складі суміші КІЛЬКІСТЬ окису хрому, яка визначається за рівнянням (1), є необхідною та достатньою для доокислення алюмінію і його субокисів у процесі заливання блока лопаток жароміцним сплавом У результаті введення окису хрому в речовину при випалі стержнів при температурі 1250-1350°С більша частина алюмінію окислюється, та окис хрому не взаємодіє з алюмінієм При нагріванні ливарних форм зі стержнями до температури заливання 1560±10°С та витримці, залишки алюмінію та його субокисів взаємодіють з окисом хрому, відновлюють хром до металевого стану 2АІ + Сг2Оз = АІ2Оз + 2Сг (2) (див 1 Самсонов Г В, Борисова А Л , Жидкова Т Г и др Физико-химические свойства окислов Справочник, М Металлургия, 1978,472с 2 Реми Г Курс неорганической химии Т 1 Пер с нем под ред Новоселовой Н В , М Мир, 1972, 824с) Таблиця 1 Склади сумішей Марка епектрокорувду Кварц Алюмінієвий Окис Пласти мас.% ІШЛО порошок хрому фікатор, ВИДНИЙ, АСД-4, Сг2Оз, мас.% мас.% мас.% мас.% скла -ду N10 М63 М14 М7 1 19 31 20 4 8 4 0 14 2 20 31 19 4 8 3 1 14 3 18 ЗО 19 5 8 4 2 14 4 20 30 20 4 7 4 3 12 5 21 31 21 6 5 2 4 10 6 17 28 17 7 8 4 5 14 46881 6 Таблиця 2 Властивості керамічних зразків після нагрі Міцність скла По Во Щіль Властивості на згин, МПа рис до ність, кимом заливанвання за рея тість» вби з/см3 ня блоків лоп аток % ран -ду при при 20 °С 1500°С ня, Збільшення Виділення* % лінійного водню в про розміру, % цесі вилуго вування ,см3/г 1 2400 270 32,5 13,4 2,37 0,40 0,45 2 2350 210 32/7 14,3 2Д9 0,38 0,08 3 2500 230 34,1 13,7 2,28 0Д5 0,01 4 2400 170 33,5 14,0 2,36 0,31 0,00 5 2200 120 33,2 12,8 2,30 0,18 0,00 6 2300 80 33,9 13,8 2,35 0,22 0,00 * - об'єм водню, виділеного при вилуговуванні 1 г кераміки в 40%-ному водному розчині NaOH при 20°С та атмосферному тиску Застосування заявляемого складу суміші для виготовлення керамічних стержнів дозволяє вирішити проблему утворення крихких водневих тріщин у відливках охолоджуємих робочих лопаток турбіни, отриманих методом направленої кристалізації в процесі вилуговування стержнів ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71