Zastosowanie tlenku itru do budowy warstwy przymodelowej ceramicznych form odlewniczych stosowanych w odlewnictwie precyzyjnym

• Autorzy: Małek M. , Wiśniewski P. , Matysiak H. , Nawrocki J. , Kurzydłowski K. J.

Warianty tytułu

EN

Yttrium (III) oxide application for manufacturing prime coat of ceramic shell moulds used in investment casting

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań ceramicznej masy lejnej o stężeniu fazy stałej 81% wag. na osnowie proszku tlenku itru o dwóch granulacjach 200 mesh i 325 mesh dodanych w proporcji 35%-65% wagowych. Y₂O₃ jest nowym materiałem do budowy warstwy przymodelowej ceramicznej formy odlewniczej stosowanej w procesie odlewania precyzyjnego części turbin lotniczych ze stopów niklu i tytanu o dużych reaktywnościach. Oceniano właściwości reologiczne i fizykochemiczne ceramicznej masy odlewniczej, w której spoiwem wzmacniającym był nanokompozyt zawierający koloidalny tlenek glinu, natomiast jako spoiwa modyfikującego użyto dyspersji poli(akrylowej) w ilości 15% wag. w stosunku do proszku. Przeprowadzono badanie wielkości cząstek stosowanych proszków oraz obserwacje ich mikrostruktury. Dodatkowo zostały wykonane badania reologiczne ceramicznej masy odlewniczej, tj. lepkość względna i dynamiczna, wartość pH, gęstość oraz zanurzeniowy test płyty mosiężnej. Pomiary przeprowadzano przez 96 h w warunkach laboratoryjnych w temperaturze 21°C. Po przeprowadzonych badaniach i stwierdzeniu przydatności masy ceramicznej do procesów odlewniczych z powodzeniem wytworzono formy ceramiczne do odlewania łopatek turbin lotniczych techniką Bridgmana.

EN

This work present the rheological properties of ceramic slurries based on yttrium oxide powders with two different granulation (200 mesh and 325 mesh) added in a ratio of 35%-65% by weight. Solid phase was 81 wt.%. To manufacture ceramic shell moulds the Evonik binder with nanoparticles of aluminium oxide was used. In addition the poli(acrylic) binder as a liquefier was also used. Y₂O₃ it's a new material used to fabricate ceramic shell moulds for investment casting of turbine aircraft parts using nickel and titanium superalloys. Grain size and microstructure observation were researched for yttria. Relative and dynamic viscosities, density, pH and plate weight test of ceramic slurries were studied. The measurements were taken by 96 hours. It were proven that ceramic slurries based on yttrium (III) oxide meet the standard investment casting requirements. After tests, ceramic shell moulds for investment casting aircraft turbine parts were manufactured by Bridgman technique.

Słowa kluczowe

PL

tlenek itru; odlewnictwo precyzyjne; warstwa przymodelowa; właściwości reologiczne; spoiwa na bazie nanocząstek tlenku glinu; spoiwa poli(akrylowe)

EN

yttrium(III) oxide; investment casting; prime coat; rheological properties; nano aluminium oxide binder; poli(acrylic) binder

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Czasopismo: Szkło i Ceramika
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 64, nr 6
• Strony: 8--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Małek M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Wiśniewski P.

• Uczelniane Centrum Badawcze "Materiały Funkcjonalne" Politechniki Warszawskiej

autor

Matysiak H.

• Uczelniane Centrum Badawcze "Materiały Funkcjonalne" Politechniki Warszawskiej

autor

Nawrocki J.

• Politechnika Rzeszowska, Laboratorium Badań Materiałów dla Przemysłu Lotniczego

autor

Kurzydłowski K. J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• [1] Skoblik R., Wilczewski L.: Odlewnictwo i obróbka plastyczna. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, 1997.
• [2] Zagórska M. i in.: Charakterystyka właściwości form ceramicznych wytworzonych na bazie wodnych spoiw Keysol i Matrixsol XL Szkoła Inżynierii Materiałowej, Kraków 2012.
• [3] Pattnaik S., Karunakar D.B., Jha P.K.: Developments in lnvestment Casting Process-A Review. Journal of Materials Processing Technology, 2012, 212, s. 2332-2348.
• [4] Matysiak H.: Porowatość i wytrzymałość form ceramicznych wykorzystywanych w procesie odlewania precyzyjnego metodą Bridgmana. Inżynieria Materiałowa, 2011, 1, s. 17-21.
• [5] Matysiak H.: Development of new сeramic slurries and shell moulds for Bridgman casting of turbine blades. Proceedings of European Conference on Materials and Structures in Aerospace, Germany, 2010.
• [6] Haratym R., Biernacki R., Myszka D.: Ekologiczne wytwarzanie dokładnych odlewów w formach ceramicznych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2008.