Специалисты Уфимского университета науки и технологий (УУНиТ) разработали керамическую смесь, которая будет применяться в процессе изготовления полых лопаток газотурбинных двигателей. Патент на эту разработку был зарегистрирован 3 сентября.
Созданная учёными смесь делает формообразующие стержни прочнее, что позволяет уменьшить риск их деформации в процессе термообработки и разрушения во время литья.
Керамический стержень применяется при литье по выплавляемым моделям. На его основе формируется внутренняя полость лопатки. Прочность стержня и точность его размеров определяют геометрию детали. Стержень подвергается серьёзным тепловым нагрузкам при обжиге и заливке жаропрочным сплавом. В худшем случае происходит деформация или полное разрушение.
Изображение: Gemini
Чтобы этого не происходило, предлагается применять новую смесь на основе электрокорунда. Также в её состав входит плавленая двуокись кремния, доля которой составляет 12,5%. Ещё используется 1–2% карбида кремния и 0,2–0,5% диоксида титана в анатазной модификации. При формировании заготовок задействуют 7–8% пчелиного воска и парафиновый пластификатор с полиэтиленом.
Подобный состав призван дать стержню после обжига необходимые свойства. Плавленая двуокись кремния отвечает за уменьшение температуры спекания и упрощает устранение из готовой отливки керамики. Диоксид титана запускает спекание, он же отвечает за рекристаллизацию корундовой основы. Карбид кремния увеличивает температуру начала деформации.
Также специалисты занялись оптимизацией размеров частиц. В основе гранулометрической структуры лежат фракции 100–120 и 30–40 мкм. Для заполнения оставшихся пор применяются частицы по 3–10 мкм. Это сочетание призвано сократить неравномерность усадки и свести к минимуму вероятность коробления сложного стержня.
Тесты продемонстрировали значительную разницу по сравнению с применявшимся прежде составом. В оптимальном варианте предел прочности при изгибе был равен 24–26 МПа против 5–8 МПа. Уровень линейной усадки составил 0,12–0,14%, тогда как глубина взаимодействия материала стержня со сплавом ЖС6У была равна 0,04–0,06 мм.
