بررسی تأثیر عوامل مهم در ساخت فیلترهای فومی سرامیکی بر پایه کاربید سیلیسیم بمنظور کاربرد در صنایع ریختهگری چدن

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

امیرحسین جمشیدی ¹ , ابوالحسن نجفی ² , نجمالدین عرب ³ , مهدی قهاری ⁴

1 - دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساوه،
2 - مربی، هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساوه.
3 - مربی، هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساوه.
4 - استادیار پژوهشگاه علوم و فناوری رنگ، گروه نانومواد

تاریخ دریافت : 1394/10/08 تاریخ پذیرش : 1394/10/08 تاریخ انتشار : 1391/01/01

کلید واژه: کاربید سیلیسیم, مولایت, سرباره, آخال, فیلتر فومی سرامیکی, اسفنج پلیاورتان, دوغاب سرامیکی,

چکیده مقاله :

 یکی از مؤثرترین روشهای حذف آخال و ناخالصیها در ریختهگری فلزات کاربرد فیلترهای متخلخل سرامیکی است. این فیلترها در سامانه راهگاهی میتوانند سرباره، انواع آخالها و ذرات خارجی را از مذاب خارج کنند. در این پژوهش، بمنظور ساخت فیلترهای فومی سرامیکی بر پایه کاربید سیلیسم از روش غوطهوری اسفنج پلیمری از جنس پلیاورتان در دوغاب سرامیکی استفاده شد. دوغاب سرامیکی حاوی ذرات ریز در حد میکرون و زیر میکرون کاربید سیلیسیم، آلومینا، بالکلی و برای افزایش خاصیت چسب و ایجاد 4 زیرکن بود. افزودنیهای دیگر مانند سیلیس کلوئیدی و کربوکسی متیل سلولز تیکسوتروپی به دوغاب اضافه شدند. پس از ساخت فیلترها ویژگی های مکانیکی و ریز ساختاری فیلترها مورد بررسی قرار گرفت. بوجود آمدن فاز مولایت در کنار فاز کاربید سیلیسیم در ریزساختار فیلترها یکی از عوامل استحکام بخشی و افزایش دیرگدازی است که به وسیله آزمون پراش اشعه ایکس بوجود آمدن این فازها اثبات شد. برای مقایسه عملکرد فیلتر داخلی با فیلترهای وارداتی مذاب چدن نشکن از فیلترها عبور داده شد و دانسیته قطعات ریختگی مقایسه گردید. نتایج نشان دادند که فیلتر داخلی عملکردی نزدیک به فیلتر خارجی دارد. بررسی ریزساختار به وسیله تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که فازهای سرامیکی کاربید سیلیسم و مولایت به صورت پراکنده و کاملاً هموژن در داخل ریز ساختار فیلترها تشکیل شدهاند. 

منابع و مأخذ:

1- Arzt, A. M. “Filtation of Ferrous Metals”,Modern Casting, March, pp.24-27, 1986.

2- I, Kozo, “Porous Materials”, CeramicTransaction, the American Ceramic Society,1993.

3- Salvini, V.R. “Optimizing Permeability,Mechanical Strength of Ceramic Foams”. Soc.Bull, Vol.80., pp.49-54, 2000.

4- Matthews et al., A.L. “Flow Rate andCapacity of Molten Metal Filters for DuctileIron”, AFS Transactions, pp.183-187, 1995.

5- W.H.Sutton, J.C. Palmer, J.R.Morris,“Development of Ceramic Foam Materials forFiltering High Temperature Alloys”, AFSTransaction, pp.339-346, 1985.

6- Sahu, S. Talwar, V. “Use of Ceramic FoamFilter in a Stainless Steel foundry”, AFS

Transactions, pp.45-49, 1992.

7- Neff, D. "Effective Molten Filtration inProduction Highest Quality Die Casting",

SDCE Conference, 14th International, vol. 34,pp. 1-6, 1987.

8- Liu, Q. and Smith, R.W. "The Influence ofMarangoni Flows on Crack Growth in Cast

Metals", AFS Transactions, Vol. 101, p.759,1993 .

9- Somiya, Sh. Inomota, Y. “Silicon CarbideCeramics”,Vol.1,1991.

10- Zhu, X. Jiang, D. Tan, Sh. “Preparation ofSilicon Carbide Reticulated Porous

Ceramics”,Material Science and Engineering,A323, pp.232-238, 2002 .

11- Akpinar, S. Altun, I.A. Onel, K. “Effectsof SiC addition on the structure and properties

of reticulated porous mullite ceramics”,Journal of European Ceramic Society, pp,

2727-2734, 2010.

12- Zhu, X. Jiang, D. Tan, Sh. “Reactionbonding of open cell SiC-Al2O3composites”,Material Research Bulletin, 36,

2015, (2001) 2003 .

13- Hargus, et al., “Process for Forming aCeramic Foam”,US Pat.4, 886, 011, September12,1989.

14- Tungatt, et al., “Technique for FormingSilicon Carbide Coated Porous Filters”, USPat. 4, 708, 740, November24, 1987.

15- Odaka, F. Tanuma, E. "High TemperatureCeramic Filter", US Pat.5,676,833, Oct. 14, 1997.

16- Schneider, H. Okada, K. Pask, J. “Mulliteand Mullite Cearmics”, John Wiley & Sons,pp. 152-160, 1994.

17- Gauckler, L.J. Waeber, M.M. and Conti, C.“Ceramic foam for molten metal filtration”,Journal of Metals, pp. 47-50,1985.

18- Carla, C. Osawa, A. Bertran, " MulliteFormation from Mixtures of Alumina andSilica Sols: Mechanism and pH Effect", J.Braz. Chem. Soc. Vol. 16, No. 2,pp. 251 -258, 2005.