대규모 필름 형태의 MgO·Al2O3 개재물 형성은 용탕의 산화된 표면과 도가니 벽 사이의 특정 반응에 의해 발생합니다. 진공 환경에서도 미량의 산소는 합금 표면에 산화알루미늄 필름을 생성합니다. 기계적 교반이 이 필름을 산화마그네슘(MgO) 도가니에 밀어붙이면 고체-고체 반응이 일어나 대규모 개재물이 생성되고 이후 액체에 포집됩니다.
핵심 통찰: 이러한 개재물은 원자재에 존재하는 단순한 불순물이 아닙니다. 이는 난류 또는 주조 중에 용탕의 보호 산화 스킨이 용기 용기와 물리적으로 상호 작용할 때 발생하는 현장 반응의 산물입니다.
개재물 형성 메커니즘
잔류 산소의 역할
정교한 진공 유도 재용해(VIM)로에서도 진공은 거의 절대적이지 않습니다. 챔버 내에는 미량의 잔류 공기가 남아 있습니다.
이 잔류 산소가 전체 결함 사슬의 촉매 역할을 합니다.
표면 필름 생성
고알루미늄 니켈 기반 초합금에는 반응성이 높은 알루미늄이 포함되어 있습니다. 이 알루미늄은 잔류 산소와 격렬하게 반응합니다.
이 반응은 용탕 표면에 떠 있는 얇은 고체 Al2O3(산화알루미늄) 스케일을 형성합니다.
중요한 상호 작용
Al2O3 스케일의 존재 자체만으로는 최종 결함이 아닙니다. 문제가 발생하는 것은 움직임 중에 발생합니다. 용탕이 교반, 충돌 또는 주조될 때 표면 형상이 변경됩니다.
이 난류는 떠 있는 Al2O3 필름을 용기 가장자리로 밀어냅니다.
고체-고체 반응
특정 개재물 유형인 MgO·Al2O3는 그 기원을 드러냅니다. Al2O3 표면 필름이 산화마그네슘(MgO) 도가니 벽과 접촉할 때 형성됩니다.
이 두 물질은 접촉 지점에서 현장 고체-고체 반응을 겪습니다.
포함 및 크기
반응 생성물은 벽에 머물지 않습니다. 지속적인 난류는 새로 형성된 화합물을 벌크 액체로 다시 끌어들입니다.
이러한 개재물은 종종 필름 형태이며 대규모이며, 종종 수백 마이크로미터를 초과하는 크기로 합금의 구조적 무결성을 손상시킵니다.
운영 취약점 및 절충
용탕 교반 위험
합금 균질화를 위해 교반이 필요한 경우가 많지만, 이 맥락에서는 심각한 단점이 있습니다.
용탕의 운동 에너지를 증가시키면 표면 필름이 MgO 도가니 벽에 긁힐 확률이 높아집니다.
재료 호환성
이 특정 개재물의 형성은 도가니에 산화마그네슘이 존재할 때 엄격하게 연결됩니다.
MgO는 일반적인 내화 재료이지만, Al2O3 스킨과의 화학적 반응성은 고알루미늄 합금에 대한 고유한 위험을 초래하며, 고순도 알루미나와 같은 다른 재료는 피할 수 있습니다.
공정 무결성 전략
이러한 대규모 개재물의 형성을 방지하려면 산화 단계 또는 반응 단계에서 사건의 사슬을 끊어야 합니다.
- 주요 초점이 공정 제어인 경우: 표면 산화 필름이 도가니 벽과 물리적으로 접촉하는 것을 방지하기 위해 용탕 난류 및 교반을 최소화합니다.
- 주요 초점이 장비 선택인 경우: 화학적 안정성이 높고 MgO·Al2O3 개재물 형성에 필요한 마그네슘 공급원을 제거하는 고순도 Al2O3 도가니 사용을 고려하십시오.
- 주요 초점이 대기 제어인 경우: 진공 품질을 향상시켜 잔류 공기를 줄이고 Al2O3 표면 스케일의 초기 두께와 가용성을 제한합니다.
용탕 표면과 도가니 벽을 분리하면 이러한 대규모 결함의 반응 부위를 효과적으로 제거할 수 있습니다.
요약 표:
| 단계 | 공정 요인 | 결과 형성 |
|---|---|---|
| 산화 | 잔류 산소 + 고 알루미늄 함량 | Al2O3 표면 필름 |
| 상호 작용 | 용탕 교반 / 주조 | 필름-도가니 접촉 |
| 반응 | Al2O3 + MgO (도가니 벽) | 현장 MgO·Al2O3 형성 |
| 포함 | 난류 / 흐름 | 필름 형태의 대규모 개재물 |
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