طلاء نيتريد البورون ذو الأساس المعدني من أجل الحصول على جودة عالية ومستقرة في عملية الصب.
يُستخدم التيتانيوم وسبائكه على نطاق واسع في مجالات مهمة مثل الفضاء والطاقة والنقل البحري، وذلك بفضل كثافته المنخفضة وقوته النوعية العالية ونطاق درجات الحرارة التشغيلية الواسع ومقاومته للتآكل. ومع ذلك، فإن ارتفاع تكلفة الإنتاج وصعوبة معالجة قطع سبائك التيتانيوم تحد من انتشار استخدام منتجات سبائك التيتانيوم في الاقتصاد الوطني.
يُعد الصب بالقالب الدقيق لسبائك التيتانيوم إحدى الطرق المهمة لخفض تكلفة تصنيع قطع غيار سبائك التيتانيوم. ويُعد استخدام تقنية الصب بالقالب الدقيق لتصنيع قطع مصبوبة دقيقة من سبائك التيتانيوم بدون هامش وتحتاج إلى قدر أقل من المعالجة الميكانيكية مسارًا تقنيًّا ناجحًا يمكن للناس استكشافه وخفض تكلفة إنتاج قطع غيار سبائك التيتانيوم. ومع ذلك، وبسبب التفاعلية العالية للتيتانيوم عند درجات الحرارة المرتفعة، فإنه يتفاعل بسرعة كبيرة مع الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين والكربون في الحالة السائلة، ويمكن أن يتفاعل مع جميع المواد المقاومة للحرارة تقريبًا. فالمواد المقاومة للحرارة الشائعة الاستخدام، مثل الكوراندوم والكوارتز والمغنيسيا ورمل الكوبالت وغيرها، تتفاعل بعنف مع التيتانيوم المنصهر، ولا يمكن استخدامها كمواد لنمذجة الطبقة السطحية لأغلفة الصب الاستثماري لسبائك التيتانيوم. يُعد أكسيد الإيتريوم، وأكسيد الزركونيوم، أو مسحوق التنغستن ذات الاستقرار الكيميائي العالي من مواد النمذجة الشائعة الاستخدام في الصب بالاستثمار لسبائك التيتانيوم. وعلى الرغم من أن طبقة التفاعل السطحي للمسبوكات المنتجة باستخدام هذه المواد كطبقات سطحية صغيرة، إلا أن هذه المواد تنطوي أيضًا على مشكلات مثل ارتفاع السعر وتعقيد عملية الإنتاج.
تشبه بنية طلاء bn ذي الجودة الثابتة بنية الجرافيت، ولونه أبيض، ويُعرف عمومًا باسم «الجرافيت الأبيض». وتتميز خصائصه الكيميائية بالاستقرار الشديد. كما أنه لا يمتص معظم المعادن ولا يتفاعل معها. تزاو فنغ مينغ هوي وآخرون. وقد تبيّن أن التحلل الحراري يمكن استخدامه لصهر سبائك التيتانيوم، وأن فقدان السائل المنصهر من التيتانيوم ضئيل في عملية التحلل الحراري. لذلك، تناقش هذه الورقة البحثية استخدام طلاء نيتريد البورون السداسي القاعدة المعدنية كمواد لنمذجة الطبقة السطحية في الصب بالقالب لسبائك التيتانيوم، من أجل صب مواد نمذجة للطبقة السطحية عالية الجودة ومستقرة، وذلك بهدف دراسة التفاعل بين سطح سبائك التيتانيوم وقشرة القالب وآلية هذا التفاعل بشكل أساسي.
1. تحضير العينة
طلاء نيتريد البورون ذو الأساس المعدني تم توفير مسحوق الصب عالي الجودة والمستقر المستخدم في الاختبار من قبل شركة في بكين، وترد مؤشراته الرئيسية في الجدول 1. وتتمثل عملية تحضير طلاء نيتريد البورون ذي القاعدة المعدنية لصب غلاف مركب مطلي بطبقة BN عالية الجودة ومستقرة فيما يلي: وفقًا للنسب الواردة في الجدول 2، يُضاف نيتريد البورون المعالج وأكسيد الإيتريوم وعدد قليل من المواد المضافة (مادة خافضة للتوتر السطحي من نوع JFC، والأوكتانول) إلى محلول الإيتريوم، ثم يتم تحضير الطلاء. طلاء نيتريد البورون ذو الأساس المعدني للحصول على جودة عالية ومستقرة في الصب، يتم طلاء سطح قالب الشمع بطبقة متساوية وتعليقه، ثم رشه برمل أكسيد الإيتريوم ذي الشبكة 100، وتكرار العملية مرة واحدة بعد جفاف الطبقة تمامًا؛ بالنسبة لتركيبة محلول السيليكا (انظر الجدول 2 لمعرفة النسب)، تم صقل الطبقة الخلفية برمل الموليت ذي الشبكة 40 و20، وتكرر ذلك خمس مرات. بعد أن جف القشرة تمامًا، تمت إزالة الشمع منها باستخدام فرن ميكروويف؛ ثم تم تسخين القشرة إلى 850 درجة مئوية في فرن تحميص لمدة ساعتين، ثم تم تبريدها داخل الفرن نفسه.