Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 21

ZB 11 Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze (monokryształ, kierunkowa krystalizacja) PowerPoint PPT Presentation


  • 132 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego. „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”. ZB 11 Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze (monokryształ, kierunkowa krystalizacja). Partnerzy: Politechnika Śląska – prof. Jan Cwajna

Download Presentation

ZB 11 Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze (monokryształ, kierunkowa krystalizacja)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

ZB 11Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze(monokryształ, kierunkowa krystalizacja)

Partnerzy:

Politechnika Śląska – prof. Jan Cwajna

Politechnika Warszawska – prof. Krzysztof J. Kurzydłowski

Politechnika Rzeszowska – dr hab. inż. Krzysztof Kubiak


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Wytworzenie rdzeni ceramicznych przeznaczonych do rdzeniowanych monokrystalicznych odlewów ze stopów niklu. Analiza wpływu składu surowcowego oraz udziału masowego plastyfikatorów na właściwości fizyczne i mechaniczne wytworzonych rdzeni. Badania wytworzonych rdzeni ceramicznych.

Materiały na rdzenie:

topiona krzemionka SiO2 – średnia średnica ziarna – 120 µm (120 mesh),

krzemian cyrkonu – ZrSiO4 – średnia średnica ziarna – 48 µm (300 mesh),

- tlenek aluminium Al2O3 – średnia średnica ziarna – 44µm (325 mesh),

- szkło kwarcowe – skład chemiczny: SiO2 – 99,9%

- szkło boro-krzemianowe: SiO2 – 71,8%, B2O3 – 10,5%, Al2O3 – 6%, BaO – 2,8%, CaO – 0,8%, MgO – 0,2%, Na2O – 6,7%, K2O – 1,1%, Fe2O3 – 0,03%, TiO2 - śladowe


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

- wosk naturalny - Blayson - B0210, - wosk naturalny - Blayson - B0220, - parafina R56 - gęstość – 0,96 g/cm3, - wosk pszczeli - gęstość – 0,90 g/cm3, - wosk termoplastyczny - DEUREX MA7080 (mikronizowany), - wosk termoplastyczny - DEUREX MA7150 (mikronizowany), - wosk termoplastyczny - DEUREX A73 (granulowany).


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Skład materiału „1-s” na rdzenie ceramiczneSzkło kwarcowe - Szkło borowe - łącznie 84,5% mas.Parafina R56 -15,3% mas.Wosk pszczeli -0,2% mas.

Skład materiału „1” na rdzenie ceramiczne

SiO2 (120 mesh),

SiO2 (mielony) - łącznie 75,73% mas.

ZrSiO4 (300 mesh)

Al2O3 (325 mesh)

Parafina R56 – 24,12% mas.

Wosk pszczeli – 0,15% mas.


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Skład materiału „2” na rdzenie ceramiczne SiO2 (120 mesh) SiO2 (mielony) ZrSiO4 (300 mesh)- łącznie 80,84% mas.Al2O3 (325 mesh) Parafina R56 – 19,43% mas.Wosk pszczeli – 0,13% mas

Skład materiału „3” na rdzenie ceramiczne SiO2 (120 mesh) SiO2 (mielony) ZrSiO4 (300 mesh)- łącznie 82,34%Al2O3 (325 mesh) Parafina R56 – 17,55% mas.Wosk pszczeli – 0,11% mas


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Skład materiału „4” na rdzenie ceramiczneSiO2 (120 mesh) SiO2 (mielony) – łącznie 83,26 % mas.ZrSiO4 (300 mesh) Al2O3 (325 mesh) Parafina R56 – 0,637 kg16,57% mas.Wosk pszczeli – 0,004 kg 0,15% mas.

Wytwarzanie rdzeni ceramicznych:

-mielenie szkła kwarcowego i borowego- uzyskano uziarnienie, w którym pozostałość na sicie o boku oczka 0,063 mm nie przekraczała 16% masowych,

wsypanie odważonej parafiny i wosku do konwektora ,

podgrzewanie do temperatury topnienia,

wsypanie szkła boro-krzemianowego i mieszanie w temperaturze termoplastyfikatorów wraz ze szkłem do ujednorodnienia,

wtryskiwanie masy do formy (uzyskano 30 rdzeni),

spiekanie w temperaturze 1060°C.


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Rdzeń w stanie surowym

Rdzeń w skrzyni do spiekania

Właściwości rdzeni z materiału „1s”:

Nasiąkliwość wodą [%] - 22,20 (14 - 16)

Gęstość pozorna [g/cm3] - 1,54(1,8 – 1,9)

Porowatość otwarta [%] -31,14(27 – 29)

Wytrzymałość na zginanie [MPa] – 6,93


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Rdzeń „1s”


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Z materiału o składzie chemicznym „1”, „2” i „3” wykonano po ok. 40 rdzeni ceramicznych. Wypalano je w temperaturze 1060-1300°C.

Debinding prowadzono w piecu (zakupionym w ramach zadania).

Wykonano obserwacje metodą SEM oraz analizy składu chemicznego.


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Wnioski

Dobrano wstępne składy surowców ceramicznych.

Przebadano i dobrano odpowiedni skład parafiny i wosku jako spoiwa organicznego.

Opracowano proces odprowadzania spoiwa (debindowania) oraz wypalania rdzeni ceramicznych wykonanych metodą wtrysku niskociśnieniowego.

Uzyskano rdzenie o mikronowych rozmiarach porów oraz jednorodnej mikrostrukturze, małym skurczu spiekania (1,64% w 1350°C dla składu nr IV) oraz bez deformacji oraz uszkodzeń.

Wytworzono rdzenie ceramiczne metodą wtrysku niskociśnieniowego.

Wytworzone próbki metodą prasowania termoplastycznego z wykorzystaniem wosków firmy Blayson posiadają dobre właściwości fizyczne, małe deformacje po prasowaniu oraz nie posiadają wad powierzchniowych.


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Plan dalszych badań

Zaprojektowanie i wykonanie formy do wtrysku niskociśnieniowego na rdzenie ceramiczne o kształcie zapewniającym stabilne mocowanie w formie ceramicznej (belka poprzeczna o podstawie kwadratu).

Zastosowanie do wytwarzania rdzeni metodą wtrysku niskociśnieniowego składu o zwiększonym udziale masowym składników ogniotrwałych tj. tlenku glinu oraz krzemianu cyrkonu.

Zaprojektowanie i wykonanie formy do wtrysku wysokociśnieniowego na rdzenie ceramiczne o kształcie pozwalającym na zbadanie struktury stopu w zależności od odległości od krawędzi oraz płaszczyzny rdzenia.

Zastosowanie do wykonywania rdzeni nowego rodzaju wosków termoplastycznych.


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Opracowanie metodyki wytwarzania rdzeniowanych elementów i modeli woskowych. Wykonanie rdzeniowanych modeli woskowych

Wykonanie modelu wzorcowego

Model 3D-CAD wzorca do wykonania formy silikonowej

Model 3D-CAD rdzenia


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Sposób umieszczenia rdzenia w modelu woskowym

Modele wzorcowe wykonane metodą SLA


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Wykonanie form i matryc silikonowych

Modele wzorcowe w pojemnikach

Rozcięta forma z usuniętym modelem wzorcowym


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Forma silikonowa z rdzeniem ceramicznym


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Zalewanie formy ciekłym woskiem


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Modele woskowe z rdzeniem ceramicznym

Rdzeniowany woskowy zestaw modelowy


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Wykonanie form ceramicznych

Materiały: tlenek aluminium, mulit, spoiwo - Ludox AM-30.

Nałożono 12 warstw: 1-sza i 2-ga - tlenek aluminium #80, pozostałe 10 warstw wykonano z mulitu.

Suszenie - 48 h w temperaturze 22oC i wilgotności 43%.

Usunięcie wosku w autoklawie pod ciśnieniem

6 bar i temperaturze około 170oC.

Wyżarzanie w temperaturze 760oC przez 2 h.


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Wykonanie rdzeniowanych odlewów monokrystalicznych

Zalanie formy ciekłym stopem CSMX-4. Operację wykonano w piecu ALD w próżni 10-4 Tr w temperaturze 1520°C.

Formy wyciągano z obszaru grzejnego pieca z prędkością 3mm/min. Wystudzoną formę poddano operacji usunięcia masy ceramicznej i czyszczenia odlewu.


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

  • Plany na III i IV kwartał 2010

  • Usunięcie rdzeni z odlewów – trawienie.

  • Ocena geometrii, mikrostruktury, orientacji odlewów.

  • Projekt form metalowych do wtryskiwania wosku z rdzeniami.


Zb 11 materia y lotnicze o zaawansowanej strukturze monokryszta kierunkowa krystalizacja

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Dziękuję za uwagę


  • Login