Wytapianie stopu Ti-47Al-2W-0,5Si w tyglach grafitowych

• Autorzy: Szkliniarz W. , Szkliniarz A. , Mikuszewski T.

Warianty tytułu

EN

Melting of Ti-47Al-2W-0.5Si alloy in ceramic crucibles

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy do wytwarzania stopu Ti-47Al-2W-0,5Si (% at.) na osnowie fazy międzymetalicznej TiAl zaproponowano zastosowanie konkurencyjnej ekonomicznie i możliwej do zastosowania w warunkach krajowych technologii wytapiania w indukcyjnych piecach próżniowych z tyglami grafitowymi. Biorąc pod uwagę wysoką reaktywność ciekłego tytanu oraz jego duże powinowactwo do materiału tygla założono, że proces wytapiania prowadzony będzie w specjalnych tyglach wykonanych z grafitu najwyższej jakości. Badano wpływ rodzaju grafitu, z którego wykonany był tygiel (tab. 2), atmosfery wytapiania (tab. 3), sposobu realizacji wytopu (tab. 6), temperatury i czasu trwania wytopu (tab. 4, 5), postaci materiałów wsadowych oraz liczby przetopów (tab. 7) na skład chemiczny i czystość otrzymanych stopów (zawartość węgla, tlenu i innych gazowych zanieczyszczeń) oraz ich mikrostrukturę i właściwości. Oceniano także stopień degradacji i żywotność tygli w warunkach poszczególnych wytopów (tab. 8). Przeprowadzone badania wykazały możliwość wytapiania stopów na osnowie TiAl o założonym składzie chemicznym i zadowalającej czystości w indukcyjnych piecach próżniowych wyposażonych w tygle wykonane z izostatycznie prasowanego grafitu wysokiej gęstości. Warunkiem powodzenia tego procesu było maksymalne skrócenie czasu trwania wytopu prowadzonego w możliwie niskiej temperaturze i z wykorzystaniem wsadu w postaci zaprawy. Ustalono, że proces wytapiania należy prowadzić pod osłoną argonu w temperaturze 1650°C przez 3 minuty.

EN

In this work, the vacuum induction melting technology in furnaces with graphite crucibles was proposed to produce the TiAl intermetallic phase based alloy Ti-47Al-2W-0.5Si (at. %) as an economically competitive and applicable to national conditions. Taking into account the high reactivity of molten titanium and its high affinity to the crucible material was assumed that the melting process will be conducted in a special, high quality graphite crucibles. The influence of the type of graphite, which was made of crucible (Tab. 1), melting atmosphere (Tab. 3), method of the melt implementation (Tab. 6), temperature and time of melting (Tab. 4, 5), form of charge materials and remelting amount (Tab. 7) on the chemical composition, purity of obtained alloys (content of carbon, oxygen and other gas contamination) as well as their microstructure and properties was studied. The degradation degree of crucibles and their lifetime in condition of particular melts were also evaluated (Tab. 8). Conducted investigation showed the possibility of melting of TiAl intermetallic phase based alloys with the assumed chemical composition and satisfactory purity in vacuum induction furnaces equipped with crucibles made of isostatically pressed, high density graphite. The success of this process was to shorten the melting time, conduct the melt at possible low temperature and using charge in form of master alloy. It was found that the melting process must be conducted under the protection of argon atmosphere at temperature of 1650°C and at 3 minutes.

Słowa kluczowe

PL

stopy na osnowie fazy międzymetalicznej TiAl; indukcyjne topienie próżniowe; skład chemiczny i mikrostruktura

EN

TiAl-based alloys; vacuum induction melting; chemical composition and microstructure

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 5
• Strony: 362--365
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szkliniarz W.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Szkliniarz A.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Mikuszewski T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

Bibliografia

• [1] Reed R. C.: The superalloys – fundamentals and applications. Cambridge University Press, Cambridge (2006).
• [2] Kim Y.-W., Dimiduk D. M.: Progress in the understanding of gamma titanium aluminides. JOM 43 (1991) 40÷47.
• [3] Kim Y.-W.: Ordered intermetallic alloys. Part III: Gamma titanium aluminides. JOM 46 (1994) 30÷40.
• [4] Loria E. A.: Gamma titanium aluminides as prospective structural materials. Intermetallics 8 (2000) 1339÷1345.
• [5] Wu X.: Review of alloy and process development of TiAl alloys. Intermetallics 14 (2006) 1114÷1122.
• [6] Haidar J., Gnanarajan S., Dunlop J. B.: Direct production of alloys based on titanium aluminides. Intermetallics 8 (2009) 651÷656.
• [7] Rugg D.: The current status of titanium alloy use in aero-engines. Ti-2003 Science and Technology, WILEYVCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim (2004) 2727÷2735.
• [8] Lasalmonie A.: Intermetallics: Why is it so difficult to introduce them in gas turbine engines? Intermetallics 14 (2006) 1123÷1129.
• [9] Bartolotta P., Barrett J., Kelly T., Smashey R.: The use of cast Ti-48Al- 2Cr-2Nb in jet engines. JOM 5 (1997) 48÷76.
• [10] Roth-Fagaraseanu D., Appel F.: TiAl – New opportunity in the aerospace industry. Ti-2003 Science and Technology, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim (2004) 2899÷2906.
• [11] Appel F., Brossmann U., Christoph U., Eggert S., Janschek P., Lorenz U., Mülauer J., Oehring M., Paul J. D.: Recent progress in the development of gamma titanium aluminide alloys. Adv. Eng. Mater. 11 (2000) 699÷719.
• [12] Clemens H., Kestler H.: Processing and applications of intermetallic γ-TiAl-based alloys. Adv. Eng. Mater. 9 (2000) 551÷570.
• [13] Austin C. M., Kelly T. J., McAllister K. G., Chesnutt J. C.: Aircraft Engine Applications for Gamma Titanium Aluminide. Structural Intermetallics 1997, Warrendale (1997) 413÷425.
• [14] Szkliniarz W.: Stopy na osnowie faz międzymetalicznych z układu Ti-Al. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice (2007).
• [15] Szkliniarz W., Szkliniarz A.: Problemy towarzyszące wytapianiu stopów na osnowie TiAl w tyglach ceramicznych. Inżynieria Materiałowa 3 (2012) 81÷85.
• [16] Szkliniarz W., Szkliniarz A.: The chemical composition and microstructure of Ti-47Al-2W-0.5Si alloy melted in ceramic crucibles. Sol. St. Phen. 191 (2012) 211÷220.