الإبداع: استكشف الاحتمالات اللامحدودة لنوافذ السيراميك

محور السيراميك

وظيفة النواة السيراميكية هي تشكيل قناة تبريد داخل الشفرة، وبالتالي فإن أدائها وجودتها تؤثر بشكل مباشر على جودة الشفرة المجوفة. يجب أن تلبي النواة السيراميكية المتطلبات التالية: ① استقرار كيميائي وحراري جيد؛ (2) معامل تمدد خطي صغير لضمان حدوث تشوه قليل أثناء عملية الصب؛ ③ مناسبة من حيث المسامية، مما يجعل من السهل إزالتها من القالب [38⇓-40]. في الوقت الحالي، تعتبر الدول المتقدمة تقنية تطوير النواة السيراميكية أمراً سرياً للغاية وغير مفتوح، وقد احتكرت الشركات الأجنبية السوق الدولي. لقد حققنا بعض الإنجازات في أبحاث النواة السيراميكية.

1 نواة سيراميكية بالسيليكون

النواة السيراميكية القائمة على السيليكا والمصنوعة من الزجاج الكوارتيسي كمادة رئيسية، هي الأكثر استخدامًا [41]. درجة حرارة حرق النواة السيراميكية القائمة على أكسيد السيليكون عادة ما تكون بين 1,100 ~ 1,250 ∘C، ودرجة الحرارة التشغيلية تصل إلى حوالي 1,550 ∘C. لقد درسنا تأثير حجم جزيئات المسحوق الأساسي، عملية التلدين والإضافات على الخصائص الشاملة للنوى السيراميكية القائمة على السيليكون، واستكشفنا تأثير درجة حرارة التلدين وتوزيع حجم الجسيمات على خصائص النوى السيراميكية متعددة الثقوب القائمة على السيليكا، وفهمت قوانين التغير في قوة النوى السيراميكية عند درجات الحرارة العالية والمنخفضة تحت درجات مختلفة من التلدين. كما يمكن رؤيته من الرسم البياني، عندما تكون درجة حرارة التلدين 1,200 ∘C، فإن الأداء الشامل للنواة السيراميكية القائمة على أكسيد السيليكون يكون الأفضل. تأثير توزيع حجم الجسيمات على المسامية للنواة السيراميكية هو أحد الأسباب الرئيسية لتغير أداء النواة السيراميكية، حيث أن التوزيع المتساوي للمسحوق يعطي أفضل الأداء الشامل. بناءً على ذلك، تم اقتراح طريقة لتسربرات الراتنج السيليكوني إلى النواة السيراميكية القائمة على السيليكا تحت الظروف الفراغية لتحسين خصائصها الميكانيكية.

معقد معدني

بالإضافة إلى إضافة معدن واحد، وللبحث عن تأثير التآزر بين عدة معادن على أداء النوى السيراميكية القائمة على السيليكا، قمنا بإعداد نوى سيراميكية مركبة قائمة على السيليكا بإضافة زركونيوم سيليكات-خيط الموليت. تم دراسة تأثير خيوط الموليت على الخصائص الميكانيكية والخصائص عند درجات الحرارة العالية للنوى السيراميكية. تظهر النتائج أن مع زيادة نسبة خيوط الموليت، يتناقص الانكماش الخطي للنواة السيراميكية بشكل واضح، ويزداد المسامية تدريجيًا. عندما تكون نسبة كتلة خيوط الموليت 1٪، فإن مقاومة الانحناء للنواة السيراميكية عند درجة حرارة الغرفة ودرجة حرارة الصب المحاكاة تتحسن بشكل ملحوظ مقارنة بالنواة السيراميكية التي تحتوي فقط على زركونيوم سيليكات كمعدن. وهذا لأن الألياف تتوزع بشكل غير مستمر في مصفوفة السيراميك وتلعب دور رابط الجسور، ومنع مسار انتشار الشقوق، مما يحسن مقاومة الانحناء للنواة السيراميكية.

التفاعل على السطح بين النواة السيراميكية والسوبر ألوى

بالنسبة لشفرات التوربينات المستخدمة في التوربينات الغازية الثقيلة المتقدمة، فإن زيادة نقطة انصهار السبائك الفائقة وحجم الشفرة يؤدي إلى درجة حرارة صب مرتفعة ومدة تصلب طويلة أثناء إعداد شفرات بلورية واحدة [49]، مما يجعل ميل التفاعل على واجهة السبيكة الفائقة/اللُب الكيميائي السيراميكي/القشرة أكثر بروزًا، ويؤثر بشكل خطير على أداء شفرات السبائك الفائقة. من أجل فهم هذا الموضوع بشكل أكبر، قمنا بدراستنا للتفاعل على الواجهة بين سبيكة نيكل بلورية فردية من نوع CMSX-4 أثناء التصلب定向 باستخدام نواة سيراميك أكسيد السيليكون. وقد أظهرت النتائج أن طبقة مستمرة من الألومينا وطبقة غير مستمرة غنية بالكربيد تتشكل عند واجهة السبيكة الفائقة/نواة السيراميك أكسيد السيليكون. وعلى هذا الأساس، قمنا بتحليل آلية تكوين التفاعل على الواجهة بين سبيكة النيكل البلورية الفردية وأكسيد السيليكون السيراميك (انظر الشكل 17)، مما يوفر أساسًا لتحسين تركيبة وخواص نواة السيراميك.