Chuẩn bị gốm chịu nhiệt CaO-MgO-ZrO2 và hiệu suất khử lưu huỳnh của nó trên hợp kim dựa trên Ni trong quá trình nấu chảy bằng cảm ứng chân không (VIM)

Journal of the Australian Ceramic Society - Tập 56 - Trang 885-894 - 2019
Tao Zhang1, Yaowu Wei1, Junfeng Chen1, Nan Li1, Bingqiang Han1
1The State Key Laboratory of Refractories and Metallurgy, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan, China

Tóm tắt

Ảnh hưởng của việc thêm micromonoclinic ZrO2 lên tính chất của các loại gốm chịu nhiệt dựa trên CaO đã được nghiên cứu trong công trình của chúng tôi. Các bột micromonoclinic ZrO2 với trọng lượng 0, 5 wt%, 10 wt% và 15 wt% đã được thêm vào gốm chịu nhiệt CaO-MgO (dựa trên CaO). Các kết quả thu được chỉ ra rằng với sự bổ sung của micromonoclinic ZrO2, độ dày có sự gia tăng nhẹ sau khi được nung ở 1600 °C trong 3 giờ. Các kết quả cũng chỉ ra rằng độ dày và các tính chất cơ học của các mẫu đã được cải thiện sau khi bổ sung micromonoclinic ZrO2. Khả năng chống ẩm của các mẫu đã được cải thiện với tỷ lệ ZrO2 thích hợp. Tuy nhiên, việc bổ sung ZrO2 quá mức đã làm hỏng khả năng chống ẩm của các mẫu. Ảnh hưởng của monoclinic ZrO2 lên các mẫu chủ yếu là do CaZrO3, sản phẩm phản ứng của CaO và ZrO2. Những chi tiết về ảnh hưởng của CaZrO3 đối với các mẫu đã được thảo luận trong bài báo này. Bên cạnh đó, dựa trên kết quả thí nghiệm, các crucible dựa trên CaO đã được chuẩn bị và sử dụng trong quá trình khử lưu huỳnh. Hiệu suất khử lưu huỳnh được so sánh với chất khử lưu huỳnh: Al. Chất khử lưu huỳnh đã giảm rõ rệt hàm lượng [O] và [S] trong hợp kim.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Thellaputta, G.R., Chandra, P.S., Raoc, C.S.P.: Machinability of nickel based superalloys: a review. Mater. Today Proc. 4(2), 3712–3721 (2017) Praveen, K.V.U., Sastry, G.V.S., Singh, V.: Work-hardening behavior of the Ni-Fe based superalloy IN718. Metall. Mater. Trans. A. 39(1), 65–78 (2008) Maktouf, W., Ammar, K., Naceur, I.B., et al.: Multiaxial high-cycle fatigue criteria and life prediction: application to gas turbine blade. Int. J. Fatigue. 92, 25–35 (2016) Kwong, J.: Minor cutting edge–workpiece interactions in drilling of an advanced nickel-based superalloy. Int. J. Mach. Tools Manuf. 49(7), 645–658 (2009) Grosu, Y., Bondarchuk, O., Faik, A.: The effect of humidity, impurities and initial state on the corrosion of carbon and stainless steels in molten HitecXL salt for CSP application. Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 174, 34–41 (2018) Gu, K., Dogan, N., Coley, K.S.: The effect of sulfur concentration in the metal on the mass transfer of phosphorus in bloated metal droplets. Steel Research International (2018) Jacobi. The Process Metallurgy and Material Engineering of Steel with High Purity and Cleanness. 37th International Refractories Colloquium. 1994, Aachen. Germany. Chen B, Ma Y, Gao M, et al. Changes of oxygen content in molten TiAl alloys as a function of superheat during vacuum induction melting[J]. J. Mater. Sci. Technol., 2010, 26(10):0-903. Lin, W., Nomura, O., Nakamura, R., Uchida, S., Morio, E.: Decarbonization behavior of graphite-containing refractories by molten steel. Taikabutsu Orerseas. 19(4), 15–24 (1999) Soltanieh, M., Payandeh, Y.: The relationship between oxygen chemical potential and steel cleanliness. J. Iron Steel Res. Int. 12(5), 28 (2005) Kijac, J., Kovac, P., Steranka, E., Masek, V., Marek, P.: Metalurgija. 43, 59–62 (2004) Jianping, N., Yang, K., Xiaofeng, S., Tao, J., Hengrong, G., Hu, Z.: Denitrogenation and desulphurization in vim for ni-based superalloy refining. Rare Metal Mater. Eng. 32(1), 63–66 (2003) Niu, J.-P., Sun, X.-F., Jin, T., Yang, K.-N., Guan, H.-R., Hu, Z.-Q.: Study on deoxidations during VIM refining Ni-base superalloy by using CaO crucible. J. Mater. Eng. 12(10), 36–38 (2002) Junfeng, C., Liugang, C., Yaowu, W., Nan, L., Shaowei, Z.: Corrosion and penetration behaviors of slag/steel on the corroded interfaces of Al2O3-C refractories: role of Ti3AlC2. Corros. Sci. 143, 166–176 (2018) (SCI) Yeprem, H.A., Türedi, E., Karagöz, S.: A quantitative-metallographic study of the sintering behaviour of dolomite. Mater. Charact. 52(4), 331–340 (2004) Mingxue, J., Zhaoyou, C.: Penetration of Al2O3 and CaF2 containing secondary refining slags into magnesia-dolomite refractories. Ironmak. Steelmak. 7(28), 21–25 (1993) H Nnkagawa. Development of MgO-CaO-Al2O3 castable for steel ladle slag line. Proc. UNITECR :203 (1997). Xinming, R., Ma, B., et al.: Slag corrosion characteristics of MgO-based refractories under vacuum electromagnetic field. J. Aust. Ceram. Soc. 1–8. https://doi.org/10.1007/s41779-019-00323-9 Maya, K., Matsuo, T.: Removal of chronium from molten steel by oxidation refining. Tetsu-to-Hagane. 77(3), 369–376 (2009) Kobayashi, Y., Kodama, S.: Effect of CaO on Dephosphorising Ability of Deoxidation Slag for Effective Utilisation of Phosphorus in Steel. Trans. Iron Steel. Inst. Jpn. 52(6), 960–966 (2012) Zhang, Q., Yaowu, W., Zhang, T., et al.: Preparation of CaO granules using the granulation method. Adv. Appl. Ceram. 6, 1–6 (2018) Yaowu, W., Tao, Z., Qi, Z., Bingqiang, H., Nan, L.: Improvement in hydration resistance of CaO granules by addition of Zr(OH)4 and Al(OH)3. J. Am. Ceram. Soc. 00, 1–11 (2018). https://doi.org/10.1111/jace.15952 Junfeng, C., Nan, L., Yaowu, W., et al.: Influence of carbon sources on nitriding process, microstructures and mechanical properties of Si3N4, bonded SiC refractories. J. Eur. Ceram. Soc. 37(4), 1821–1829 (2017) Ghasemi-Kahrizsangi, S., Barati Sedeh, M., Gheisari Dehsheikh, H., et al.: Densification and properties of ZrO2 nanoparticles added magnesia–doloma refractories. Ceram. Int. S0272884216310744 (2016) Dehsheikh, H.G., Karamian, E., Owsalou, R.G., et al.: Improvement in performance of MgO–CaO refractory composites by addition of Iron (III) oxide nanoparticles. Ceram. Int. S0272884218314329 (2018) Guanyao, C., Baotong, L., Zhang, H., et al.: On the modification of hydration resistance of CaO with ZrO2 additive. Int. J. Appl. Ceram. Technol. 13(6), 1173–1181 (2016) Meng Fanlong, Cheng Zhiwei, Chen Guangyao, et al. Hydration resistance of Y2O3 doped CaO and its application to melting titanium alloys. Charact. Miner. Metals Mater. (2016) Yong, D., Jin, Z.: Z, Huang Peiyun. Thermodynamic calculation of the zirconia–calcia system. J. Am. Ceram. Soc. 75(11), 3040–3048 (2010) Schafföner, S., Aneziris, C.G., Berek, H., et al.: Fused calcium zirconate for refractory applications. J. Eur. Ceram. Soc. 33(15-16), 3411–3418 (2013) Kim, S.K., Kim, T.K., Kim, M.G., et al.: Investment casting of titanium alloy with CaO crucible and CaZrO3 mold. Lightweight Alloys for Aerospace Application, pp. 251–260. Wiley, Hoboken (2013) Ewais, E.M.M., Bayoumi, I.M.I.: Fabrication of MgO-CaZrO3, refractory composites from Egyptian dolomite as a clinker to rotary cement kiln lining. Ceram. Int. 44, 9236–9246 (2018) Rodaev Vyacheslav, V., Zhigachev Andrey, O., Golovin, Y.I.: Microstructure and phase composition of CaO doped zirconia nanofibers. Ceram. Int. 43(1), 1200–1204 (2017) Chen, M., Lu, C., Jingkun, Y.: Improvement in performance of MgO-CaO refractories by addition of nano-sized ZrO2. J. Eur. Ceram. Soc. 27, 4633–4638 (2007) Shahraki, A., Ghasemi-kahrizsangi, S., Nemati, A.: Performance improvement of MgO-CaO refractories by the addition of nano-sized Al2O3 [J]. Mater. Chem. Phys. 198, 354–359 (2017) Li, Z., Zhang, S., Lee, W.E.: Improving the hydration resistance of lime-based refractory materials. Metall. Rev. 53(1), 1–20 (2013) Hu, B., Xu, Y., Hongda, Z.: Special refractories operative technology directory. Metallurgical Industrial Press, Beijing (2004) Rodríguez, J.L., Rodríguez, M.A., et al.: Reaction sintering of zircon-dolomite mixtures. J. Eur. Ceram. Soc. 21, 343–354 (2001) Richardson, D.W.: Modern ceramic engineering. Marcel Dekker, Properties Processing and Use in Design (1992) Junfeng, C., Nan, L., Hubálková, J., Aneziris, C.G.: Elucidating the role of Ti3AlC2 in low carbon MgO-C refractories: antioxidant or alternative carbon source? J. Eur. Ceram. Soc. 38, 3387–3394 (2018) Jianping, N., Yang, K., Xiaofeng, S., Tao, J., Hengrong, G., Hu, Z.: Denitrogenation and desulphurization in VIM for Ni-base superalloy refining. Rare Metal Mater. Eng. 32(1), 63–66 (2003) Guo, W., Yu, S., He, Y., Shen, F.: Study on the desulfurization of hot metal with composite reagent of calcium oxide and aluminum [J]. J. North. Univ. (Nature Science). 33(12), 1737–1740 (2012) Liang, L.-k., Yin-chang, C., Yang, H., et al.: Metallurgy thermodynamics and kinetics [M]. Shenyang: North. Univ. Technol. Press. 201, 208–211 (1990) Gao, F.: Smelting metallic magnesium experimental study of vacuum metal thermal reduction technology with magnesite as raw material [D]. Northeastern University, Shen Yang (2010)