Las reacciones interfaciales entre el material del crisol y la aleación fundida son fundamentales para determinar la limpieza de la aleación y los niveles de inclusiones. Los experimentos detallados realizados por Chen Guangyao et al. (2024) ponen de manifiesto los mecanismos que se producen cuando los crisoles de MgO entran en contacto con aleaciones fundidas a base de níquel.

Procesos de reacción

• Fusión de Ni puro: el crisol de MgO presenta principalmente buena mojabilidad, con una reacción mínima;
• Fusión de aleaciones a base de Ni: el MgO se disuelve y se descompone, liberando oxígeno que reacciona con el Al de la aleación para formar Al₂O₃;
• El Al₂O₃ formado reacciona posteriormente con la matriz de MgO, generando una capa de espinela MgAl₂O₄ de aproximadamente 80 μm de espesor.

Características de las capas

• La superficie interna del crisol desarrolla una estructura de doble capa: sustrato residual de MgO y una capa externa de Al₂O₃/MgAl₂O₄;
• Los análisis SEM y XRD confirman la formación de espinela y revelan capas de escoria que flotan hacia el fundido, con potencial de convertirse en inclusiones.

Ventajas / control del proceso

• Reducción máxima de la porosidad del crisol para inhibir la infiltración del fundido;
• Disminución del contenido de Al en el baño metálico y mantenimiento de la temperatura del fundido ≤1.550 °C para limitar la cinética de reacción.

Resultados de validación

En comparación con crisoles estándar, el diseño de Weiert Ceramics redujo el espesor de la capa de reacción en aproximadamente un 45 % y disminuyó el contenido de inclusiones de escoria flotante en alrededor de un 50 %. Bajo observación microscópica, la superficie del fundido se mostró significativamente más limpia.

Resumen

La reacción interfacial entre los crisoles de MgO y las superaleaciones a base de níquel es un fenómeno de doble filo: puede estabilizar la pared del crisol, pero también contaminar la aleación. Mediante una estructura optimizada y el uso de recubrimientos, los crisoles de Weiert Ceramics proporcionan una interfaz más limpia y una mayor integridad de la aleación.

Referencias：

• Chen Guangyao et al., Interface Reaction Mechanism between MgO Crucible and Ni-Based Superalloy, Journal of the Chinese Ceramic Society, 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.
• Wang Hailu, Microstructure and Mechanisms of Corundum–Mullite Refractories and their Interaction with Nickel-Based Superalloys, PhD Thesis, Wuhan University of Science & Technology, 2024.