As reações interfaciais entre o material do cadinho e a liga fundida são determinantes para a limpeza da liga e para os níveis de inclusões. Experimentos detalhados conduzidos por Chen Guangyao et al. (2024) elucidam os mecanismos que ocorrem quando cadinhos de MgO entram em contacto com superligas fundidas à base de níquel.

Processos de reação

• Fusão de Ni puro: o cadinho de MgO apresenta predominantemente boa molhabilidade, com reação mínima;
• Fusão de ligas à base de Ni: o MgO dissolve-se e decompõe-se, libertando oxigénio que reage com o Al da liga para formar Al₂O₃;
• O Al₂O₃ formado reage posteriormente com a matriz de MgO, formando uma camada de espinela MgAl₂O₄ com cerca de 80 μm de espessura.

Características das camadas

• A superfície interna do cadinho desenvolve uma estrutura de dupla camada: substrato residual de MgO e camada externa de Al₂O₃/MgAl₂O₄;
• As análises SEM e XRD confirmam a formação de espinela e revelam camadas de escória que flutuam no fundido, podendo tornar-se inclusões.

Vantagens / controlo do processo

• Redução máxima da porosidade do cadinho para inibir a infiltração do metal fundido;
• Redução do teor de Al no fundido e manutenção da temperatura ≤1.550 °C para limitar a cinética de reação.

Resultados de validação

Em comparação com cadinhos padrão, o design da Weiert Ceramics reduziu a espessura da camada de reação em cerca de 45 % e diminuiu o teor de inclusões de escória flutuante em aproximadamente 50 %. Sob observação microscópica, a superfície do fundido apresentou-se significativamente mais limpa.

Resumo

A reação interfacial entre cadinhos de MgO e superligas à base de níquel é um fenómeno de dois gumes: pode estabilizar a parede do cadinho e, ao mesmo tempo, contaminar a liga. Com uma estrutura refinada e revestimentos adequados, os cadinhos da Weiert Ceramics oferecem uma interface mais limpa e maior integridade da liga.

Referências：

• 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.