Technologiczne właściwości mas formierskich z SiC z przeznaczeniem dla ceramicznych form odlewniczych dla przemysłu lotniczego

• Autorzy: Paweł Wiśniewski , Marcin Małek , Ryszard Sitek , Hubert Matysiak , Krzysztof J. Kurzydłowski

Warianty tytułu

The Technological Properties of SiC Based Slurries for Manufacturing of Ceramic Shell Moulds for Aerospace Industry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

W artykule przedstawiono wyniki badań technologicznych właściwości mas formierskich z węglika krzemu przeznaczonych do otrzymywania elementów silników lotniczych metodą odlewania precyzyjnego. Całkowite stężenie fazy stałej w ceramicznych masach lejnych z SiC wynosiło 65% wag. Spoiwem konstrukcyjnym był nanokompozyt polimerowo- ceramiczny zawierający nanocząstki Al2O3 (IE). Jako spoiwo modyfi kujące zastosowano wodny roztwór poli(alkoholu winylowego) (PVAL) 47-88 o ciężarze cząsteczkowym 47000 g/mol i stopniu hydrolizy 88%, który dodawano w ilościach 6, 10 i 15% w stosunku do proszku. Proszek SiC charakteryzowano z użyciem: wielkości cząstek metodą dyfrakcji laserowej, skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) oraz składu fazowego w dyfraktometrze rentgenowskim. Masy formierskie charakteryzowano pod względem: lepkości dynamicznej i względnej, gęstości, pH oraz adhezji do płyty (tzw. test płyty) oraz modelu woskowego. Pomiary te przeprowadzano przez 96 h w warunkach laboratoryjnych w temperaturze 21ºC. Otrzymane wyniki pokazały, że masy lejne w układzie SiC, nanokompozyt oraz (PVAL) charakteryzują się obiecującymi właściwościami i mają szansę zostać zastosowane do otrzymywania części silników lotniczych. (abstrakt oryginalny)

EN

In the present paper technological properties of silicon carbide slurries in manufacturing shell moulds for investment casting of aircraft turbine elements were studied. Ceramic SiC slurries with a solid concentration of 65 wt. % were applied. As a structural binder polymer nanocomposite containing nano Al2O3 was used. The poly(vinyl alcohol) (PVAL) 47-88 with molecular weight 47000 g/mol and hydrolysis degree 88%, used as a modifi cation binder was added at different amount: 6, 10, 15 wt. %. Characterization of SiC powder was made by: grain size by laser diffraction, Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray diffraction (XRD) methods. The properties of ceramic slurries such as: relative and dynamic viscosity, density, pH, plate (plate weight test) and wax adhesion were studied by a range of techniques. These measurements were taken in laboratory conditions by 96 hours at temperature 21ºC.The results shows that slurries based on SiC, nanocomposite binder and PVAL meet the investment casting requirements of aircraft turbine parts and had promising properties. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Wyroby ceramiczne; Materiałoznawstwo; Przemysł lotniczy

EN

Ceramic products; Materials science; Aviation industry

• Czasopismo: Szkło i Ceramika
• Rocznik: 2014
• Numer: nr 3
• Strony: 11--15

Twórcy

autor

Paweł Wiśniewski

• Politechnika Warszawska

autor

Marcin Małek

• Politechnika Warszawska

autor

Ryszard Sitek

• Politechnika Warszawska

autor

Hubert Matysiak

• Uczelniane Centrum Badawcze "Materiały Funkcjonalne", Warszawa

autor

Krzysztof J. Kurzydłowski

• Politechnika Warszawska

Bibliografia

• Hirata Y. et al. (1998). Reaction between SiC surface and aqueous solutions containing Al. Ions, Physicochemical and Engineering Aspects 133(1998), s. 183-189
• Małek M. i in. (2013). Lejna mieszanina formierska do produkcji ceramicznych form odlewniczych, P. 406518 (2013)
• Haratym R., Biernacki R., Myszka D. (2008). Ekologiczne wytwarzanie dokładnych odlewów w formach ceramicznych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Ismael M.R. et al. (2006). Colloidal silica as a nostructured binder for refractory castables, Refractories Applications and News, 2006, vol. 11, nr 4, s. 16-20
• Rodríguez J.A., Fernández-García M. (2008). Synthesis, Properties, and Appli-cations of Oxide Nanomaterials, JohnWiley & Sons, Inc. New Jersey
• Małek M. i in. (2012), Analiza porównawcza spoiw formierskich na bazie krzemionki koloidalnej stosowanych do budowy form ceramicznych do odlewania precyzyjnego części turbin lotniczych, XL Szkoła Inżynierii Materiałowej, Kraków
• Zagórska M. i in. (2012). Charakterystyka właściwości form ceramicznych wytworzonych na bazie wodnych spoiw Keysol i Matrixsol, XL Szkoła Inżynierii Materiałowej, Kraków
• Wu X.K. et al. (1997). Acrylic binders for die pressing ceramics, The American Ceramic Society Bulletin, 76, [1], (1997), p. 49-52
• Kristoffersson A., Roncari E., Galasi C. (1998). Comparison of different binders for water-based tape casting of alumina, [w:] "Journal of the European Ceramic Society", 18(1998), p. 2123-2131
• Kumar D.B.R (2000). Acrylic co-polymer emulsion binders for green machining of ceramics, [w:] "European Polymeric Journal" 38(2000), p. 1503-1510
• Wiśniewski P. (2008), Dodatki organiczne we współczesnej ceramice - cz. 1, [w:] "Szkło i Ceramika" 1/2008, s. 9 -14
• Wiśniewski P. (2008). Dodatki organiczne we współczesnej ceramice - cz. 2, [w:] "Szkło i Ceramika" 2/2008, s. 43-47
• Wiśniewski P. (2008). Dodatki organiczne we współczesnej ceramice - cz. 3 - Spoiwa a proszek ceramiczny, [w:] "Szkło i Ceramika" 3/2008, s. 12-16
• Wiśniewski P., Szafran M., Rokicki G. (2008). Wodorozcieńczalne dyspersje polimerowe w procesie jednostronnego prasowania Al2O3, [w:] "Materiały Ceramiczne" 3/2008, s. 106-112.
• Bassner S.L., Klingenberg E.H. (1998). Using poly(vinyl alcohol) as a binder, [w:] The American Ceramic Society Bulletin, June (1998), p. 71-75
• Wiśniewski P. (2007). Zastosowanie poli(alkoholu winylowego) w formowaniu tworzyw ceramicznych, [w:] "Szkło i Ceramika" 6/2007, s. 26-31
• Fabianowski W. (2010). Modyfikatory reologiczne, [w:] Reologia - Teoria i zastosowanie, EKMA, Warszawa, ISBN 978-83-61905-04-2, s. 29-48
• Małek M. i in. (w druku). Wpływ dodatku glikolu oli(etylenowego) na właściwości mas lejnych do wytwarzania form ceramicznych na osnowie SiC do zastosowań w odlewnictwie precyzyjnym części turbin lotniczych", [w:] "Przetwórstwo Tworzyw"
• Małek M. i in. (2013). Zastosowanie tlenku itru do budowy warstwy przymodelowej ceramicznych form odlewniczych stosowanych w odlewnictwie precyzyjnym", [w:] "Szkło i Ceramika" 6/2013, s. 8-11