16585

16585

بررسي تاثير سيستم MgO-TiO2-SiO2 بر رفتار مكانيكي، شيميايي و ريزساختاري ماهيچه آلومينايي

كارشناسي ارشد

سراميك

آبان 1395

دكتر رحيم نقي زاده - دكتر فرهاد گلستاني فرد

دكتر ابراهبم قاسمي

مواد و متالورژي

ماهيچه‌هاي سراميكي به‌طور گسترده در ريخته‌گري دقيق اجزاي موتورهاي هوايي و توربين‌هاي گازي استفاده مي‌شوند و يكي از مهم‌ترين كاربردهايشان براي ساخت منافذ خنك‌كننده‌ي داخلي در تيغه‌ها و پره‌هاي ريخته‌گري شده، است. در اين پژوهش به بررسي خواص مكانيكي، شيميايي و ريزساختاري ماهيچه¬ي آلومينايي تهيه شده به روش ريخته¬گري ژلي، در حضور افزودني¬هاي TiO2، SiO2 و MgO پرداخته شده است. در گام اول براي دستيابي به بدنه¬اي با خواص مطلوب، در فرآيند ريخته¬گري ژلي در محيط آبي و با استفاده از مونومر طبيعي سيليكا سل، دوغابي با بار جامد vol% 45 و غلظت آغازگر آمونيوم كلريد M 05/0 به عنوان دوغابي مناسب با گرانروي كمتر از Pa.s 1 و زمان ژلاسيون كمتر از 20 دقيقه، تهيه شد. براي تامين SiO2 از سيليكا سل، TiO2 از پودر تيتانيا و MgO با سنتز MgTi2O5 و سپس افزودن آن به دوغاب براي جلوگيري از هيدراته شدن MgO در محيط آبي، استفاده شد. بر اساس مطالعات انجام شده بر ماهيچه¬هاي آلومينايي حاوي افزودني¬هاي SiO2 wt% 5/12و TiO2 wt% 30-0 و همچنين ماهيچه¬هاي آلومينايي حاوي افزودني¬هاي SiO2 wt% 5/12، TiO2 wt% 15 و MgO wt% 4-2 كه در دماهاي 1400 و ˚C 1500 به مدت 1 و 2 ساعت زينتر شدند، نشان داده شد كه بدنه¬ي حاوي افزودني¬هاي SiO2 wt% 5/12، TiO2 wt% 15 و MgO wt% 4 كه به مدت 2 ساعت در دماي ˚C 1400 زينتر شد، علاوه بر داشتن ميزان انقباض كمتر از %4 و ميزان تخلخل بيش از %30، استحكام مكانيكي كمتر از Mpa 50، كمترين ضريب انبساط حرارتي(/˚C6-10×3/4= ˚C 900-25α) و بيشترين درصد ليچينگ (%5/12) در بين نمونه¬هاي حاوي افزودني TiO2 و MgO را داشت. با بررسي فازي و ريزساختاري اين نمونه مشخص شد كه وجود محلول جامد MgxAl2(1-x)Ti1+xO5 و در نتيجه پايدار شدن Al2TiO5 و توزيع يكنواخت تخلخل¬ها در كنار دانه¬هاي ريز و ريزترك¬هاي مطلوب ناشي از تجزيه¬ي تياليت باعث دستيابي به اين خواص شده¬است.

1395/11/19

1/1/1900 12:00:00 AM

Cramic cores are widely used in investment casting of aeroengine parts an​d gas turbines. One of the most important application of these cores is in manufacturing of internal cooling passages in casted turbine vanes an​d blades. In this project the Effect of TiO2, SiO2, an​d MgO additives were studied on mechanical, chemical an​d microstructural properties of the Alumina ceramic core which is fabricated by gel-casting method. In order to obtain a high quality alumina core, a slurry with 45 vol.% solid loading, 0.05 M NH4Cl solution as an initiator an​d non-toxic silica sol as a binder were used. The gelation time an​d the viscosity of the obtained slurry were respectively less than 20 minutes an​d 1 Pa.s. The silica sol as a source of amourphous SiO2 an​d the rutile powder as a source of TiO2 were utilized. Also, MgTi2O5 was used as a source for adding MgO to the slurry in order to prevent MgO hydration in aqueous solution. The influence of different quantities of TiO2 an​d MgO on the properties of obtained bodies, which were sintered at 1400 an​d 1500˚C for 1 an​d 2 hours, was studied. The results showed that the sample contained 12.5 wt.% SiO2, 15 wt.% TiO2 an​d 4 wt.% MgO sintered in 1400˚C for 2 hours, represented less than 4% sintering shrinkage, more than 30% apparent porosity, flexural strength lower than 50 MPa, minimum thermal expansion coefficient (4.3×10-6/˚C) an​d maximum weight loss in leaching test (12.5%). Microstructal characterization an​d phase eva​luation indicated that existing of MgAl2(1-x)Ti1+xO5 solid solution an​d consequently stabilization of Al2TiO5, uniform distribution of pores besides fine grains, an​d microcrack formation do to tialite decomposition are results of these appropriate properties.