Получение титановых отливок в комбинированных керамико-пироуглеродных формах

• Автор: Балахнин, Николай Иванович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 157 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Литейные формы, применяемые для получения титановых

отливок

1.2. Особенности физикохимического взаимодействия титановых

отливок с материалами литейных форм.

1.3. Пассивация керамических форм пироуглеродом.

1.4. Особенности теплового взаимодействия титановых отливок с литейными формами.

1.5. Обоснование выбранного направления работы

2. ОСНОВНЫЕ МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

2.1. Краткие сведения о сплавах и литейных формах.
2.2. Установка для исследования кинетики реакции отложения пироуглерода
2.3. Методики изготовления образцов керамических форм.
2.4. Определение прочности керамических форм
2.4. Методики исследования параметров поверхностного слоя
титановых отливок.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОТЛОЖЕНИЯ ПИРОУГЛЕРОДА КА КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМАХ.
3.1. Огложение иироуглерода на зернистых материалах.
3.2. Огложение пироуглерода на керамических формах
3.3. Анализ процесса отложения пироуглерода на поверхности керамических форм.
4. ПАССИВАЦИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ ПИРОУГЛЕРОДОМ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
4.1. Анализ промышленного процесса покрытия керамических форм пироутлеродом.
4.2. Сравнение процессов пассивации форм пироуглеродом при термическом разложении пиробензола и пропанбутана
4.3. Модернизация промышленного процесса пассивации форм
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТИТАНОВЫХ ОТЛИВОК С МАТЕРИАЛОМ ФОРМЫ
5.1. Исследование теплового взаимодействия отливки с формой
методами математического моделирования
5.2. Моделирующая установка для исследования кинетики взаимодействия титановой отливки с материалом литейной формы.
6. КОМБИНИРОВАННЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ ФОРМЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ.
6.1. Повышение прочности керамических форм.
6.2. Поиск материаловзаменителей электрокорунда для
изготовления литейных форм.
6.3. Исследование влияния добавки металлических порошков на
свойства керамикопироуглеродных форм
6.4. Комбинированные керамические формы для получения
фасонных титановых отливок.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Однако выбор огнеупорного материала для формы основывается не только на его химической стойкости, но и на экономических и технологических соображениях []. Применение некоторых окислов ограничивается рядом их специфических свойств. Например, ТЮ2 - радиоактивен, СаО - имеет склонность к гидратации, SiCb - приводит к значительному повышению содержания кислорода и кремния в металле отливки, так как кремний хорошо восстанавливается титаном и т. Наиболее приемлемыми формовочными керамическими материалами для получения титановых отливок являются электрокорунд (А), магнезит (MgO) и двуокись циркония (Zr) [8]. Литейные формы на основе магнезита изготавливают методом набивки с использованием жидкостекольной связки. Формы из электрокорунда и окиси циркония изготавливают по выплавляемым моделям с этилсиликатом в качестве связующего. Использование этилсиликата и жидкого стекла, имеющих в своем составе кремнезем, значительно ухудшает инертность форм по отношению к расплаву титана. В результате [8] на отливках образуется пригар, их поверхность поражена мелкой газовой пористостью. Имеются разработки [,] по замене этилсиликата и жидкого стекла на гидрооксиды магния и различные минерализаторы, которые при температурах - °С образуют прочную керамическую оболочку. Такие формы обладают достаточной прочностью на разрыв (0,5-1,0 МПа), термической и химической стойкостью. Отливки, полученные в этих формах, обладают достаточной чистотой поверхности и не имеют внутренних дефектов. Надежность работы титановой литой детали зависит от комплекса ее свойств, в том числе и от качества поверхности. В силу особенностей формирования титановой отливки в литейной форме [] на ее поверхности образуется слой толщиной до 1 мм, обладающий свойствами, отличными от свойств матричного металла. Поэтому следует более подробно остановиться на вопросах физико-химического и теплового взаимодействия формы с отливкой. Основным препятствием на пути освоения титанового литья является исключительно высокая реакционная способность титана. В расплавленном состоянии титан является одним из наиболее химически активных металлов. Специфические особенности титана обусловлены его атомным строением. Зс1 ) оказывает существенное влияние на физикохимические свойства титана, так как в межатомных связях участвуют не только внешние электроны, но и электроны незаполненных подслоев, что приводит к возникновению очень больших сил сцепления []. Титан очень чувствителен к примесям. Даже их небольшое количество оказывает ощутимое влияние на его фазовые превращения, структуру, физикомеханические свойства. Особенно сильное влияние оказывают неметаллические примеси, образующие с титаном твердые растворы внедрения (кислород, азот, углерод, водород). Хорошо растворяясь в титане, они влияют на крист&ч-лическую решетку [-], твердость и прочность титана, резко снижают его пластические свойства (рис. Из металлических примесей титановой отливки наиболее характерными являются кремний, алюминий и железо. Железо и кремний относятся к активным (3-стабилизаторам, образующим с титаном твердые растворы замещения []. Они заметно увеличивают интервал кристаллизации сплавов титана, снижают их пластические и повышают прочностные свойства, твердость и жаропрочность. Все перечисленные химические элементы присутствуют в поверхностном слое титановой отливки в количествах, превышающих пределы их растворимости в а-фазе титана [7,,]. Рис. Как отмечалось ранее, наиболее инертными по отношению к титану являются формы, изготовленные на основе графита. Однако, обладая развитой пористостью, они сорбируют значительное количество газов. При нагреве формы затвердевающим металлом эти газы выделяются из формы и вступают в химическое взаимодействие с металлом отливки. Кроме того, значительное количество газов выделяется из формы за счет термодеструкции связующего вещества - фенолформальдегидной смолы, которая в процессе обжига формы превращается в кокс, содержащий радикалы -ОН и -Н. Поэтому с ростом содержания связующего газосодержание углеродных форм возрастает.