Были изучены вязкость и основные литейные свойства оксифторидных расплавов – жидкотекучесть и усадка (объемная и линейная).

Вязкость и литейные свойства оксифторидных расплавов изучали на фторфлогопитовых материалах 1-3, химический состав которых приведен в табл. 1.

Для характеристики изучаемых материалов применили специальный критерий, учитывающий особую роль соотношения сеткообразующих катионов Si⁴⁺ и Al³⁺, проявляющуюся при формировании фторфлогопита, алюмосиликатный модуль (М) [1]:

М=Si⁴⁺/Al³⁺ (1)

Таблица 1. Химический состав фторфлогопитовых материалов

Определение вязкости производили с помощью модернизированного вискозиметра типа ОРГРЭС. Характер температурного изменения вязкости оксифторидных расплавов идентичен: медленное нарастание в интервале 1400…1520 °С, переходная область при 1300…1400 °С и быстрое нарастание вязкости при снижении температуры ниже 1300 °С. Исследованные расплавы относятся к  «коротким», с малым интервалом затвердевания и резким повышением вязкости в области кристаллизации.

Жидкотекучесть изучали с помощью усовершенствованной U-образной пробы, применяемой для определения литейных свойств металлических сплавов. Объемную усадку оксифторидного расплава определяли по разности между теоретической и реальной массой технологических проб объемом 650 и 690 см³, которые имели конфигурацию усеченного конуса. Линейную усадку изучали по методике и на установке, разработанной в Институте проблем литья АН УССР [2].

Математическая обработка экспериментальных данных позволила получить уравнение регрессии, связывающее в интервале 1350…1500 °С жидкотекучесть с величиной алюмосиликатного модуля и температурой:

l = (1,095-0,095) t-(1051`-104 M),                                                      (2)

где l – жидкотекучесть, мм;

М – величина алюмосиликатного модуля;

t – температура, °С.

Жидкотекучесть изученных расплавов при температуре заливки в интервале 1400…1450 °С составляет 360…480 мм.

Объемная усадка реализуется в виде ярко выраженных сосредоточенных концентрированных усадочных раковин в верхней части проб, распространяясь, в зависимости от их формы, на глубину, для конусных на 15…20%, цилиндрических – 20…25% их высоты. Под усадочной раковиной расположена сосредоточенная усадочная пористость, глубина распространения которой в цилиндрических слитках составляет 30…50% их высоты, диаметр – 20…30% диаметра пробы. В конусных – усадочная пористость имеет незначительное развитие. Для образцов камнелитого фторфлогопитового материала характерно образование концентрированной усадочной раковины в виде полости, разделенной «мостами», которые, как правило, не сплошные, а имеют отверстия. Это свидетельствует о последовательном характере затвердевания оксифторидного расплава, при котором, находящийся в центральной части отливки расплав, является источником питания кристаллизующегося объема.

Вязкость оксифторидных расплавов в интервале температур приготовления расплавов (1400…1500 °С) составляет 0,25…0,55 н•с/м². В литейном (выработочном) интервале температур (1400…1450 °С) вязкость составляет 0,40…0,72 н•с/м².

В результате изучения объемной усадки расплавов установлено, что для получения камнелитых фторфлогопитовых отливок заливку расплава в литейные формы необходимо производить при температуре 1400…1450 °С.

Оксифторидные расплавы характеризуются высокой жидкотекучестью, которая по U-образной пробе составляет 370…480 мм в интервале температур 1430…1520 °С, а также хорошей заполняемостью литейной формы. Установлена эмпирическая зависимость жидкотекучести от температуры и химического состава, выражаемого алюмосиликатным модулем.

Общая объемная усадка оксифторидного расплаве в интервале температур 1400…1520 °С составляет 4,7…9%, линейная усадка около 1,0%. Оптимальный литейный интервал температур – 1400…1450 °С.

Установлено, что по своим физико-химическим и технологическим свойствам оксифторидные расплавы могут быть использованы в качестве литейного сплава для изготовления сложных фасонных камнелитых фторфлогопитовых изделий методами литейной технологии.