Alpha-Case Reduction Mechanism of Titanium Powder-Added Investment Molds for Titanium Casting

Choi, Bong-Jae; Lee, Seul; Kim, Young‐Jig

doi:10.1007/s11665-013-0859-6

Cited by 14 publications

(6 citation statements)

References 14 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Therefore, as shown in Figures 11 and 12, the alpha-case composition on the Ti castings surface was confirmed using the EPMA elemental mapping with Al, Si, O, Ti, B and C. Figure 11 shows that the Al concentration clearly increased by approximately 20 μm on the casting surface of the Al 2 O 3 mould. Compared with previous research, 15,16 Al concentration depth of TMCs with Al 2 O 3 mould is much less than pure Ti melts with Al 2 O 3 mould. This might be caused by the presence of fine TiB reinforcements of TMCs that reduce the contact area of Ti matrix melts against Al 2 O 3 mould.…”

Section: Resultscontrasting

confidence: 77%

“…This was followed by a coating of primary Al 2 O 3 , and Ti powder-added Al 2 O 3 slurry to achieve the alpha-case controlled TMCs casting and chamotte backup was done. 15,16 The completely dried wax was removed from the shells using an autoclave (423 K, 0.5 MPa) after coating the shells. The investment mould was cured at 1223 K for 2 h in the furnace, to strengthen the mould, eliminate the remaining wax and dehydrate the moulds.…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Microstructure evolution of in-situ synthesised (TiB + TiC) particulate reinforced titanium matrix composites casting

Bong-Jae

2024

Materials Science and Technology

View full text Add to dashboard Cite

This research article focuses on the microstructure evolution and crystallisation sequence of particulate-reinforced titanium matrix composites (TMCs) prepared through the investment casting process. Boron carbide (B4C) was added to the titanium melts using vacuum induction melting, resulting in an in-situ reaction, 5Ti + B4C = 4TiB + TiC, that produced 5, 10 and 20 vol.-% (TiB + TiC) reinforcements. The results showed that the size and distribution of the in-situ reinforcements varied with the B4C size and content. Additionally, the presence of carbon element in graphite crucible affected the crystallisation sequence of TiB and TiC, leading to different morphologies and sizes. The study also investigated the interaction between the TMCs and mould materials, demonstrating the feasibility of achieving alpha-case controlled TMC castings.

show abstract

Section: Resultscontrasting

confidence: 77%

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Microstructure evolution of in-situ synthesised (TiB + TiC) particulate reinforced titanium matrix composites casting

Bong-Jae

2024

Materials Science and Technology

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…При додаванні порошку Ті в керамічні форми на основі Al 2 O 3 , ZrSiO 4 та ZrO 2 [43] товщина альфованого шару титанових виливків була значно зменшена (приблизно з 350 до 50-100 мкм), і також зменшена їх поверхнева твердість. Причому найкращі результати показала корундова форма, що пояснюється різною реакційною здатністю між порошком Ti та оксидами форми.…”

Section: проблеми технології формиunclassified

Problems of Materials Choice for Ceramic Molds to Obtain Titanium Alloys Shape Castings

Kaliuzhnyi¹,

Mykhnian²,

Voron³

et al. 2021

Processy litʹâ

View full text Add to dashboard Cite

Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна) ПРОБЛЕМИ ВИБОРУ МАТЕРІАЛІВ КЕРАМІЧНИХ ФОРМ ДЛЯ ОДЕРЖАННЯ ФАСОННИХ ВИЛИВКІВ ІЗ ТИТАНОВИХ СПЛАВІВВиробництво точного дрібносерійного або одиничного титанового литва є економічно і технологічно доцільним за умови використання одноразових керамічних ливарних форм. Надзвичайно важливим є вибір матеріалу внутрішнього контактного шару форми та забезпечення заданих технологічних характеристик -шорсткості, міцності, тощо. В ході аналізу, представленого в статті показано, що серед керамічних вогнетривів найкращу інертність до дії титанових сплавів демонструють оксид ітрію, цирконати кальцію та барію. Але через низькі технологічні властивості такі покриття не набули широкого застосування. Показано, що сполучні речовини також значною мірою впливають на інертність керамічних форм. Зменшення взаємодії титану з керамічними формами, які містять кремнезем у якості сполучної речовини, може бути досягнуто за рахунок введення мінімальної кількості SiO 2 . З екологічної точки зору замість етилсилікатів краще застосувати водні розчини кремнезолів. Перспективними сполучними матеріалами є також алюмозолі та золі цирконію. Визначено, що підвищення інертності корундових форм може бути досягнуто шляхом їх модифікування добавками дрібнодисперсного порошку титану, який при спіканні утворює захисний шар на поверхні форм, що зменшує взаємодію рідкого металу з керамічною формою. Відзначається, що механізм утворення реакційного (альфованого) шару на поверхні титанових виливків до цього часу точно не визначений. Міжфазні реакції між титаном та керамічною формою не можна передбачити лише термодинамічним розрахунком, а потрібно враховувати коефіцієнти змочування матеріалів, хімічний склад сплаву, кінетику процесів розчинення та випаровування вогнетривких оксидів. Ключові слова: титанове литво, лиття в одноразові керамічні форми, взаємодія розплаву та форми.В иготовлення виробів та деталей з титану та його сплавів може проводитися різними технологіями. Одержувати титанові вироби складної геометрії найбільш раціонально методами точного лиття. Такий підхід відповідає принципам ресурсозбереження, адже точні литі заготовки за своєю конфігурацією наближаються до геометрії кінцевого виробу, а тому потребують мінімальної подальшої обробки.

show abstract

“…Although α‐case decreased after Ti casting, several pores formed in the composites, which considerably reduced the thermal shock resistance and mechanical strength. Lee and Kim prepared Ti–Al 2 O 3 , TiO 2 –Al 2 O 3 , Ti–ZrSiO 4 , and Ti–ZrO 2 composites by introducing Ti at high temperatures 21‐23 . A TiO diffusion barrier layer was produced in Ti–Al 2 O 3 and TiO 2 –Al 2 O 3 composites, which hindered the α‐case formation at the surface of Ti alloys.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Microstructural evolution and interfacial reactions between Ti and ZrO₂/CaTiO₃ composites

Lin

2021

Int J Applied Ceramic Tech

View full text Add to dashboard Cite

Various proportions of ZrO2/CaTiO3 powders were mixed and hot pressed at 1500°C/30 min for Ti casting. The hot‐pressed ZrO2/CaTiO3 composites were reacted with pure Ti at 1700°C/10 min in Ar. The interfacial reaction between Ti and ZrO2/CaTiO3 composites was investigated through X‐ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and energy‐dispersive X‐ray spectroscopy. The ZrO2/CaTiO3 composites with less than 10 vol.%, CaTiO3, and a minor amount of residual TiO2 were found. When the content of ZrO2 was increased to larger than 10 vol.%, two Ca2Zr5Ti2O16 and CaZrTi2O7 phases appeared in the composites. The amount of CaTiO3 and CaZrTi2O7 in the composites gradually decreased as the amount of ZrO2 increased. When Ti came in contact with ZrO2/CaTiO3 composites with less than 10 vol.% ZrO2, the resulting eutectic reaction produced a liquid phase and induced melting. When ZrO2 was increased to more than 30 vol.% in the composites, Ca2Zr5Ti2O16 and CaZrTi2O7 changed completely to CaZrO3, Ti2O, CaO, and ZrO2. With more than 30 vol.% ZrO2, no other reaction phases occurred in the Ti side after contact with the ZrO2/CaTiO3 composites, which is conducive for producing ceramic composites for Ti casting applications.

show abstract

Alpha-Case Reduction Mechanism of Titanium Powder-Added Investment Molds for Titanium Casting

Cited by 14 publications

References 14 publications

Microstructure evolution of in-situ synthesised (TiB + TiC) particulate reinforced titanium matrix composites casting

Microstructure evolution of in-situ synthesised (TiB + TiC) particulate reinforced titanium matrix composites casting

Problems of Materials Choice for Ceramic Molds to Obtain Titanium Alloys Shape Castings

Microstructural evolution and interfacial reactions between Ti and ZrO₂/CaTiO₃ composites

Contact Info

Product

Resources

About

Alpha-Case Reduction Mechanism of Titanium Powder-Added Investment Molds for Titanium Casting

Cited by 14 publications

References 14 publications

Microstructure evolution of in-situ synthesised (TiB + TiC) particulate reinforced titanium matrix composites casting

Microstructure evolution of in-situ synthesised (TiB + TiC) particulate reinforced titanium matrix composites casting

Problems of Materials Choice for Ceramic Molds to Obtain Titanium Alloys Shape Castings

Microstructural evolution and interfacial reactions between Ti and ZrO2/CaTiO3 composites

Contact Info

Product

Resources

About

Microstructural evolution and interfacial reactions between Ti and ZrO₂/CaTiO₃ composites