بررسی اثر اندازه ذرات فیوزد سیلیکا بر رفتار مکانیکی و شیمیایی ماهیچه‌های سرامیکی پایه سیلیس

توربین گازی از پره‌های هم‌محوری تشکیل‌شده که تحت دمای کاری و تنش‌های بسیار بالا هستند. ازاین‌رو کانال‌هایی به‌منظور سبک‌سازی و نیز عبور جریان هوا از درون پره، توسط ماهیچه‌های سرامیکی فدا شونده، تعبیه می‌شود. ماهیچه سرامیکی پایه سیلیس، با توجه به پایداری حرارتی عالی و عدم واکنش‌پذیری شیمیایی در برابر فلزات مذاب برای ریخته‌گری دقیق پره‌هایی از جنس سوپر آلیاژ پایه نیکل، کاندیدای مناسبی است. وجود سیلیس آمورف باعث کاهش ضریب انبساط حرارتی، افزایش شوک پذیری و ایجاد قابلیت تخلیه مناسب پس از ذوب ریزی می‌شود. هدف از این مطالعه بررسی اثر اندازه ذرات فیوزد سیلیکا بر رفتار‌های مکانیکی و شیمیایی این ماهیچه‌ها است. نمونه‌های موردمطالعه به روش قالب‌گیری تزریقی شکل‌دهی و به مدت 5 ساعت در دمای °c1250 زینتر شدند. نتایج اندازه‌گیری‌های فیزیکی، مکانیکی و بررسی‌ ریزساختاری حاکی از آن است که نمونه حاوی درشت‌ترین اندازه دانه، بیشترین میزان استحکام (05/11mpa) را داشته و با کاهش اندازه ذرات، استحکام ماهیچه نیز کاهش پیداکرده است (به ترتیب 18% و 9% در نمونه‌های با اندازه دانه‌متوسط و ریز). این رفتار با تغییرات درصد تخلخل باز نمونه‌ها، هماهنگ است، به این معنا که کمترین میزان تخلخل نیز در نمونه حاوی درشت‌ترین ذرات اندازه‌گیری شده است. از سوی دیگر بیشترین قابلیت لیچینگ در نمونه‌های با اندازه ذرات درشت مشاهده‌شده و این پارامتر در نمونه با دانه‌بندی متوسط و ریز به ترتیب 3% و 20% کاهش‌یافته است.

The effect of fused silica grain size on the chemical and mechanical properties of silica based ceramic cores

Gas turbines are made up of coaxial blades that are subjected to high operating temperatures and strain. So, some necessary cooling holes are embedded using ceramic cores to lighten and improve airflow across the blade. Because of its great thermal stability and chemical resistivity against molten metals, silica-based ceramic cores are an excellent candidate for investment casting of nickel-based superalloys. After melting, the presence of amorphous silica reduces the coefficient thermal expansion (CTE) of the ceramic core, increases shock resistance, and generates proper leachability. The purpose of this research was to investigate the effect of fused silica particle size on the mechanical and chemical properties of silica-based ceramic cores. The samples were sintered for 5 hours at 1250 ° C after being created by the injection molding method. Physical, mechanical, and microstructural studies revealed that the sample with the biggest grain size showed the maximum strength (11.05 MPa) and this parameter decreased by particle size declined, (18% and 9%, respectively for medium and fine grain sizes). This tendency is consistent with changes percentage of open porosity of the samples, indicating that the sample with the largest particle size represented the lowest porosity. The highest leachability, on the other hand, was detected in samples with large particle sizes, while this characteristic was lowered by 3% and 20% in samples with medium and fine grain sizes, respectively.