تحدي انبعاث الأكسجين من بوتقات MgO في الصهر بالحث

في إنتاج السبائك الفائقة القائمة على النيكل، يُعد الصهر بالحث في الفراغ (VIM) عملية أساسية. إلا أن أحد التحديات التي لا تحظى بالاهتمام الكافي هو أن بوتقة MgO نفسها قد تعمل كمصدر غير مقصود للأكسجين.

ظاهرة إمداد الأكسجين

أشارت دراسات سابقة (e.g., Wu Chaowan 1964) إلى أنه أثناء الصهر بالحث في الفراغ (VIM) للحديد النقي، قد تطلق جدران البوتقة الأكسجين إلى المصهور، مما يؤدي إلى ارتفاع محتوى الأكسجين في المعدن مرة أخرى بعد الانخفاض الأولي. وتؤكد الأبحاث الحديثة (Li et al., 2024) أن حتى بوتقات MgO عالية النقاء قد تتعرض لتحلل طفيف تحت ظروف الفراغ العالي ودرجات الحرارة المرتفعة، وفق المعادلة التالية: MgO(s) ⇌ Mg(g) + ½ O₂(g).

التأثير على جودة الصب

• في مصهور النيكل النقي، ينخفض مستوى الأكسجين في البداية ثم يعاود الارتفاع؛
• في السبائك القائمة على النيكل، يمكن لزيادة الأكسجين أن تؤدي إلى تكوين شوائب Al₂O₃، مما يقلل من مقاومة الزحف والخواص الشدية؛
• تؤدي هذه الشوائب إلى تدهور الأداء طويل الأمد وموثوقية السبيكة.

استراتيجية التحكم التقنية لشركة Weiert Ceramics

• استخدام مواد خام من MgO عالية النقاء للغاية (≥99.7٪) لتقليل مصادر الأكسجين الداخلية؛
• التحكم الصارم في ظروف الفراغ والحفاظ على درجة حرارة المصهور عند نحو 1,550 °C.

التحقق والنتائج

في اختبارات مقارنة، خفّضت البوتقات المعدّلة من Weiert Ceramics محتوى الأكسجين في المصهور من نحو 3.2 × 10⁻⁶ إلى نحو 1.4 × 10⁻⁶، مع تقليل معدل إمداد الأكسجين بحوالي 60٪.

الخلاصة

يُعد إمداد الأكسجين من البوتقات مصدر تلوث خفي. ومن خلال استخدام مواد عالية النقاء وطلاءات واقية، تقدم Weiert Ceramics حلول بوتقات متقدمة تُمكّن من تحسين نقاء السبيكة وقابلية تكرار العملية.

المراجع：

• Wu Chaowan, Studies on MgO Crucible in Vacuum Induction Furnace for Pure Iron Melting, Acta Metallurgica Sinica, 1964.
• Li Xu-Ze et al., Deoxidation of Nickel-Based Superalloy Using Carbon under High Vacuum Considering MgO-Crucible Decomposition, Metallurgical & Materials Transactions B, 2024.
• Yan Jing, Vacuum Induction Melting of BY-Series Deformation Nickel-Based Superalloy: Loss Mechanisms of MgO Crucibles, Journal of Large-Scale Forgings & Presses, 2024.