SE445732B

SE445732B - Reaktionssintrad kiselkarbidkropp samt sett for dess framstellning

Info

Publication number: SE445732B
Application number: SE8003345A
Authority: SE
Inventors: P Kennedy
Original assignee: Atomic Energy Authority Uk
Priority date: 1979-05-08
Filing date: 1980-05-05
Publication date: 1986-07-14
Also published as: FR2456078B1; JPS55149174A; SE8003345L; US4301132A; FR2456078A1; DE3017150A1

Description

8003545-9 I en utföringsform av föreliggande uppfinning består en av delar- na i den reaktionssintrade kiselkarbidkroppen av ett ytskikt, som har gjorts mera lättslipbart än återstoden av kroppen genom av- lägsnande av fritt kisel från ytskiktet. Denna utföringsform av uppfinningen är särskilt tillämpbar vid framställning av spets- höljen för rotorblad på gasturbinmotorer. Det har föreslagits att sådana höljen skulle förses med en inneryta, vilken är lätt slip- bar så att en rotor icke behöver vara anpassad till ett speciellt hölje. I stället kan den användas med vilket hölje som helst och bör avnöta sitt eget spår, så att det erforderliga avståndet upp- rättas.

Avlägsnandet av fritt kisel från ett ytskikt åstadkommes bekvämt efter kiselbehandlingen genom behandling av ytskiktet med natrium- hydroxid. För att underlätta avlägsnande av fritt kisel på detta sätt och så att det återstående ytskiktet blir lätt slipbart bör ytskiktet ursprungligen innehålla en relativt hög proportion fritt kisel, t.ex. 35 volymprocent, och en halt fritt kisel av upp till ca 50 volymprocent är önskvärd. Detta skall jämföras med en före- dragen halt fritt kisel av ca 10 volymprocent för den reaktions- sintrade kiselkarbiden under ytskiktet.

Proportionen fritt kisel till kiselkarbid i de reaktionssintrade kiselkarbidkropparna beror delvis på proportionen mellan kol och kiselkarbid i den sammanhängande blandningen, som bildar den osint- rade kroppen. (Den är även beroende av porositeten för den osintra- de kroppen.) Generellt gäller sålunda att ju lägre proportionerna kol är, desto högre är proportionen fritt kisel efter kiselbehand- lingen. För att åstadkomma ett ytskikt, vilket är lättare slipbart efter avlägsnande av fritt kisel, är sålunda en relativt låg pro- portion aá ol lämpligast i den ursprungliga sammanhängande bland- ningen. Ett sådant ytskikt kan åstadkommas på en kropp, som för övrigt bildas av en sammanhängande blandning med en mycket högre proportion kol.

Ytskiktet kan lämpligen bildas genom slamgjutninq, och i en före- dragen utföringsform av uppfinningen bildas även återstoden av kroppen genom slamgjutning, varvid kroppen kiselbehandlas som en enhet. 8003345-9 Nedan följer exempel på sätt att framställa en kiselkarbidkropp i enlighet med denna uppfinning.

Exempel 1 En blandning innehållande kol- och kiselkarbidpulver i förhållan- det 0,25:1 pressades med ca 100 MN/m2 för bildning av en basdel med osintrad täthet 1,97 g/cm3. Denna pressas åter i kontakt med en blandning innehållande kol- och kiselkarbidpulver i förhållandet 0,1:1 med samma tryck och en andra del av densiteten 1,73 g/cm3 bildades som ett skikt eller en beläggning på den ursprungliga bas- delen. Vid kiselbehandlingen omvandlades basmaterialet till 90% kompakt kiselkarbid innehållande 10% fritt kisel och beläggningen till 65% kompakt material innehållande 35% fritt kisel. Om den ki- selbehandlade komponenten därefter urlakas med natriumhydroxidlös- ning vid 100°C, avlägsnas det fria kislet från beläggningen, men mycket liten mängd från basmaterialet.

Exempel 2 En blandning innehållande kol- och kiselkarbidpulver i förhållandet 0,4:1 göts i en gipsform för bildning av en basdel av "osintrad" densitet 1,73 g/cm3. En beläggning anbringades därefter ovanpå den ursprungliga komponentbasen med användning av en blandning inne- hållande kol- och kiselkarbidpulver i förhållandet 0,1:1. Vid ki- selbehandling av komponenten omvandlades basmaterialet till 90% kompakt kiselkarbid innehållande 10% fritt kisel och beläggningen till 51% kompakt kiselkarbid innehållande 49% fritt kisel. Det fria kislet kan avlägsnas från beläggningen på samma sätt som i exempel 1.

Exempel 3 En blandning innehållande kol- och kiselkarbidpulver i förhållandet 0,5:1 och tillräcklig mängd plastbindemedel för erhållande av 42% porositet i den fullständigt konsoliderade kroppen vid avlägsnande av bindemedlet formades till en cylindrisk pellet, En sådan ellet innehåller icke någon ofylld porositet. En andra blandning inne- hållande kol- och kiselkarbidpulver i förhållandet 0,3:1 och till- räcklig mängd plastbindemedel för erhållande av en liknande grad av porositet i den fullständigt konsoliderade kroppen vid avlägs- nande av bindemedlet, formades till en ringformig pellet, med en inre diameter som är densamma som ytterdiametern för den första pelleten. Återigen innehåller pelleten icke någon ofylld porositet.

Den cylindriska pelleten infördes i den ringformiga pelleten och 8003345-9 det sammansatta ämnet strängsprutades så att en stav erhölls med ett ytskikt med en annan densitet än för kärnmaterialet. Förut- satt att plasticiteten för de två blandningarna är anpassade till varandra, är även förhållandet mellan skikttjocklek och kärndia- meter detsamma i den strängsputade produkten som i det ursprungli- ga ämnet. Vid avlägsnande av bindemedlet och kiselbehandling av det strängsprutade ämnet omvandlades basdelen till 90% kompakt ki- selkarbid innehållande 10% fritt kisel och beläggningen till 80% kompakt kiselkarbid innehållande 20% fritt kisel. Det fria kislet kan avlägsnas från beläggningen på samma sätt som i exempel 1.

Exempel 4 En blandning innehållande kol- och kiselkarbidpulver i förhållandet 0,25:1 (och ett bindemedel)pressas vid ca 100 MN/m2 för bildning av en basdel av “osintrad" densitet, efter avlägsnande av bindeme- del, av 1,97 g/cm3. Basdelen "rå-maskinbearbetas" om så erfordras och upphettas i luft upp till 300°C för avlägsnande av bindemedlet.

En beläggning lägges därefter på den ursprungliga pressade delen, eller någon del fylles, med användning av en blandning innehållan- de kol- och kiselkarbid i förhållandet 0,2:1. Vid kiselbehandling- en omvandlas basmaterialet till 90% kompakt kiselkarbid innehållan- de 10% fritt kisel och beläggningen till 64% kompakt kiselkarbid innehållande 36% fritt kisel. Det fria kislet kan avlägsnas från beläggningen på samma sätt som i exempel 1.

Som ett alternativ till formning av basdelen genom pressning kan denna formas genom strängsprutning,t.ex. såsom i exempel 3, varvid bindemedlet avlägsnas åtminstone delvis före anbringande av belägg- ningen genom slamgjutning.

Claims

80034345-9 .5 Pâïlênßkfâv

1. Reaktionssintrad kiselkarbidkr0PP. Som huvudsakligen består av en väsentligen kontinuerlig massa av kiselkarbidpartiklar och en väsentligen kontinuerlig fri kiselfas, varvid kisel- karbidpartiklarna är sammanbundna genom kiselkarbid, som bildats in situ genom reaktionssintring av kol och kisel. k ä n n e t e c k n a d av att kroppen uppvisar ett flertal diskreta delar, som skiljer sig från varandra med avseende på halten fritt kisel.

2. Kropp enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att en av delarna är ett ytskikt, som gjorts lättare slipbart än den andra delen eller delarna genom avlägsnande av fritt kísel från ytskiktet.

3. Kropp enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att den bildar ett spetshölje för rotorbladen på en gasturbinmotor.

4. Kropp enligt krav 1. vari en av delarna är ett ytskíkt. k ä n n e t e c k n a d av att ytskiktet innehåller en väsentligt högre proportion fritt kisel än den andra delen eller delarna.

5. Kropp enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att yt- skiktet har en fri kiselhalt av åtminstone 35 volymt.

6. sätt att framställa en reaktionssintrad kiselkarbidkropp enligt krav 1.,vilken kropp uppvisar två delar. k ä n n e - t e c k n a t av att en första blandning av kol och kisel- karbid komprimeras för bildning av en första del. en andra blandning av kol och kiselkarbid komprimeras i kontakt med den första delen och i proportioner, som skiljer sig från propor- tionerna för den första blandningen, för bildning av en andra del och en osintrad kropp innefattande den första och den andra delen, varpå den osintrade kroppen reaktionssintras i närvaro av smält kisel. 8003345-9

7. sätt enligt krav 6 för framställning av en kropp med ett ytskíkt med annan halt fritt kisel än återstoden av kroppen. k ä n n e t e c k n a t av att en osintrad kropp bildas genom slamgjutning av en sammanhängande blandning av kíselkarbid och kol på en andra sammanhängande blandning av kiselkarbid och kol i proportioner. som skiljer sig från proportionerna för kiselkarbíd och kol i slamgjutníngsblandningen. varpå den osintrade kroppen reaktionssintras i närvaro av smält kisel.

8. Sätt enligt krav 7. k ä n n e t e c k n a t av att även den andra sammanhängande blandningen bildas genom slamgjutning.

9. sätt enligt krav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a t av att kroppen dessutom behandlas för avlägsnande av fritt kisel från _ ytskíktet.