A la colada d'alumini, l'alumini fos té les característiques de la temperatura alta (700 graus), una forta activitat química, fàcil oxidació i una bona humectació per als materials refractaris (adhesió fàcil i penetració) . Això posa requisits extremadament estrictes al material del tub de Riser:
Requisits de rendiment bàsic:
1: Excel·lent resistència a alta temperatura: quan es treballa durant molt de temps per sobre dels 700 graus, ha de mantenir la força estructural suficient per resistir la pressió estàtica del líquid d'alumini i la pressió d'ompliment, sense deformació ni fractura .
2: Excel·lent resistència al xoc tèrmic: el tub de pujada ha de patir repetidament la temperatura dràstica de la temperatura ambient a la temperatura alta (immersió/farcit de líquid d'alumini) i, a continuació
3: Excel·lent resistència a l’erosió líquida/líquid d’alumini: el material ha de ser capaç de resistir l’erosió química i la dissolució física del líquid d’alumini d’alta temperatura, i no ser fàcilment humit o fins i tot fractura .
4: Bona resistència a l’adhesió d’alúmina: una pel·lícula d’alúmina es forma constantment a la superfície de l’alumini fos . Aquestes pel·lícules solen adherir -se a la paret interior de la canonada Riser, s’acumulen i s’espesseixen gradualment, eventualment bloquejant la pipa o canviant el seu diàmetre interior, afectant l’estabilitat de omplir i el cabal a l'òxid d'alumini .
5: baixa porositat/alta densitat: redueix els canals de l’alumini fos per penetrar, millorar la resistència a l’erosió i la força mecànica .
6: Bona estabilitat dimensional i resistència al desgast: garanteix el diàmetre interior i la vida de servei llarga .
7: certa inertesa química: no pateix reaccions nocives amb alumini fos o atmosferes protectores .
Tipus i anàlisis de materials comuns:
Al₂tio₅ Aliumina Titanat Tube:
Característiques i avantatges:
Coeficient ultra-baix d'expansió tèrmica, a prop de l'expansió zero .
Ofereix una excel·lent resistència al xoc tèrmic i pot suportar els cicles de temperatura greus (temperatura ambient → 700 graus C alumini fos → temperatura ambient) .
Baixa conductivitat tèrmica: redueix la pèrdua de calor i manté l’estabilitat de la temperatura de l’alumini fos .
Inertesa química: té una mala humilitat per ficar alumini (amb un gran angle de contacte) i no és fàcil adherir -se a l’òxid d’alumini (al₂o₃) film .
Defectes i reptes:
Defectes i reptes
Força a alta temperatura insuficient
Problema de sensibilitat de descomposició
Baixa resistència a la fractura
La dificultat de fabricació és alta .
Escenaris aplicables
Només per a condicions de funcionament de baixa temperatura o de curt cicle:
És adequat per a petites foses amb una temperatura de farciment superior a 700 graus i un ritme de producció lent (com ara fosa de baixa pressió petits petxines) .
Si₃n₄ Silicona Tub de Nitrur de Nitrur
Característiques i avantatges:
Alta força i alta duresa
It maintains excellent flexural strength (>500 MPa) des de la temperatura ambient fins als 1200 graus i té una forta resistència a l’impacte mecànic .
Resistència a cops tèrmics destacats
Un coeficient mitjà d’expansió tèrmica (3 . 2 × 10⁻⁶/ grau) combinada amb alta conductivitat tèrmica (30 W/ m · k) alleuja l’estrès tèrmic.
Resistència a l'erosió destacada
Una pel·lícula de passivació SiO₂ es forma a la superfície, evitant la penetració de l’alumini fos i l’erosió química .
Baixa humilitat
L’angle de contacte amb alumini fos és superior a 90 graus, reduint significativament el risc d’adhesió d’alúmina .
Defectes i reptes
El cost és extremadament elevat
Restriccions a components de mida gran
La resiliència encara és insuficient
Escenaris aplicables
Camps de demanda especial d’alt rendiment
Petites colades de precisió amb requisits estrictes de força per a aeroespacial, indústria militar i altres camps .
Tub de pujador de Si₃n₄ enllaçat
Característiques i avantatges:
Equilibri òptim de força, resistència i resistència a la corrosió:
Els esquelets de carbur de silici ofereixen duresa ultra alta, resistència al desgast i conductivitat tèrmica (120 W/m · k) .
La fase enllaçada amb nitrur de silici omple els porus, millora la duresa i bloqueja la penetració de l’alumini fos .
Resistència al xoc tèrmic final
L’elevada conductivitat tèrmica de SIC dispersa ràpidament la calor i si₃n₄ tampeu l’estrès tèrmic, sense més de mil cicles tèrmics .
Resistència de primer nivell a l'erosió líquida d'alumini
Una capa densa si₂on₂/SiO₂ es forma a la superfície, amb un angle humit superior a 110 graus, i gairebé no s’adhereix a l’alúmina .
Vida òptima i rendibilitat
La vida del servei arriba a 3, 000 cicles del forn (titanat d'alumini <500 cicles), i el cost complet és inferior al de si₃n₄ .
Defectes i reptes:
El cost de fabricació continua sent relativament elevat
El procés de sinterització de la reacció requereix un control precís del procés d’infiltració de silici i té un llindar tècnic alt .
Oxidació a baixa temperatura sensible
Es pot produir una lleugera oxidació per sota dels 600 graus (sense afectar el rendiment principal) .
Escenaris aplicables:
Els materials principals absoluts per a la colada d’alumini:
Cobreix més del 90% de les parts d'automòbils (hubs, blocs de cilindres, etc .) i camps industrials civils .
Primera opció per a la producció massiva
És especialment adequat per a les línies de producció automatitzades, garantint els costos d’estabilitat i els baixos temps d’inactivitat .
