Взаимодействие химически активных расплавов с материалами керамических форм в вакууме

Abstract

Для получения точных отливок из химически активных расплавов традиционно используют специальный способ точного литья по удаляемым моделям, состоящий в изготовлении керамических форм на этилсиликатном связующем и дальнейшей заливке расплавом в вакууме. Вместе с тем при формировании отливок ответственного назначения заливкой титановых и жаропрочных никелевых сплавов в вакууме действующая технология вызывает высокий брак из-за выявления различных поверхностных дефектов литья, которые недопустимы при работе деталей в условиях действия многократно повторяющихся перепадов температур и знакопеременных механических нагрузок. Анализ показал, что основной причиной указанной дефектности является отсутствие термохимической устойчивости керамических корундовых форм на этилсиликатном связующем к взаимодействию с заливаемыми титановыми и жаропрочными никелевыми сплавами в вакууме. Возможность получения качественных отливок из химически активных сплавов сводится к использованию в качестве связующего керамических форм материалов, обладающих устойчивостью к термической диссоциации в вакууме при температурах нагрева 1913–1973 К. Для этого предложено использовать бескремнеземное связующее – водный раствор алюмоборфосфатного концентрата. Состав формы, изготовленной по предлагаемой технологии, в которой отсутствует кремнезем, исключил вредное влияние процессов окисления в вакууме на качество отливок из химически активных сплавов. Керамические электрокорундовые формы на алюмоборфосфатном концентрате обладают устойчивостью к термической диссоциации и взаимодействию с заливаемыми в вакууме химически активными металлами. Это позволит снизить дефектность по неметаллическим включениям и повысить качество точных отливок из титановых и жаропрочных никелевых сплавов. To obtain precise castings from chemically active melts, a special method of precision casting according to removable models is traditionally used, consisting in the manufacture of ceramic molds on an ethyl silicate binder and further filling with melt in vacuum. At the same time, when forming castings of a responsible purpose by pouring titanium and heat-resistant nickel alloys in a vacuum, the current technology causes a high defect due to the identification of various surface casting defects that are unacceptable when working parts under the action of repeatedly repeated temperature changes and alternating mechanical loads. The analysis showed that the main reason for this defect is the lack of thermochemical resistance of ceramic corundum molds on an ethyl silicate binder to interaction with poured titanium and heat-resistant nickel alloys in vacuum. The possibility of obtaining high-quality castings from chemically active alloys is reduced to the use as a binder of ceramic forms of materials that are resistant to thermal dissociation in vacuum at heating temperatures of 1913–1973 K. For this purpose, it is proposed to use a silica-free binder – an aqueous solution of aluminum phosphate concentrate. The composition of the mold made according to the proposed technology, in which there is no silica, excluded the harmful effect of oxidation processes in vacuum on the quality of castings from chemically active alloys. Ceramic electrocorundum molds based on aluminum phosphate concentrate are resistant to thermal dissociation and interaction with chemically active metals poured in vacuum. This will reduce defects in non-metallic inclusions and improve the quality of precision castings made of titanium and heat-resistant nickel alloys.