RU2085333C1 - Material production method - Google Patents
Material production method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2085333C1 RU2085333C1 RU94008827A RU94008827A RU2085333C1 RU 2085333 C1 RU2085333 C1 RU 2085333C1 RU 94008827 A RU94008827 A RU 94008827A RU 94008827 A RU94008827 A RU 94008827A RU 2085333 C1 RU2085333 C1 RU 2085333C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- treatment
- pulse
- carried out
- moving part
- exciter
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 61
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 30
- 244000052769 pathogen Species 0.000 claims description 12
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000000844 transformation Methods 0.000 claims description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000010358 mechanical oscillation Effects 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- JQJCSZOEVBFDKO-UHFFFAOYSA-N lead zinc Chemical compound [Zn].[Pb] JQJCSZOEVBFDKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005088 metallography Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения композитов или иных материалов из порошков, расслаивающихся расплавов или расплавов с ограниченной растворимостью. The invention relates to metallurgy and can be used to obtain composites or other materials from powders, delaminating melts or melts with limited solubility.
Известен способ смешивания несмешиваемых в жидком состоянии сплавов в условиях невесомости [1]
Однако, при этом не достигается пространственно однородное распределение капель одной жидкости в другой. Кроме того, по оценке специалистов НАСА США вывод одного килограмма веса материала на орбиту оценивается в 5 тыс. долларов.A known method of mixing immiscible in a liquid state alloys in zero gravity [1]
However, this does not achieve a spatially uniform distribution of droplets of one liquid in another. In addition, according to NASA experts, the output of one kilogram of material weight into orbit is estimated at 5 thousand dollars.
Известен способ получения эмульсий вибрацией в вертикальном направлении тигля с расплавом с амплитудой 4 мм и частотой 33 Гц [2]
Однако, при данном способе стабильность эмульсий оказалась невысокой: после 10-секундной выдержки система полностью разделяется на две массивные фазы. Кроме того, распределение и дисперсность фазы на основе свинца по сечению в цинковой матрице неравномерны, т.е. полученный сплав неоднороден. К тому же в чисто бинарной смеси цинк свинец при указанных параметрах перемешивания следов эмульсии не обнаруживается вследствие относительно высокого значения межфазного натяжения σ12=90 мДж/м2 и большого различия в плотностях расплавов Δρ 3,84 г/см3. Поэтому авторы для снижения s12 и Δρ вводили олово до 26 мас. растворимое в обеих фазах и - капиллярно активное на межфазной границе. Подобный прием при получении эмульсий цинк свинец значительно удорожает процесс между высокой по отношению к цинку и свинцу стоимости олова.A known method of producing emulsions by vibration in the vertical direction of the crucible with a melt with an amplitude of 4 mm and a frequency of 33 Hz [2]
However, with this method, the stability of the emulsions was not high: after 10 seconds exposure, the system is completely divided into two massive phases. In addition, the distribution and dispersion of the lead-based phase over the cross section in the zinc matrix are uneven, i.e. the resulting alloy is heterogeneous. In addition, in a pure binary zinc lead mixture at the indicated mixing parameters, no emulsion traces are detected due to the relatively high interfacial tension σ 12 = 90 mJ / m 2 and the large difference in the density of the melts Δρ of 3.84 g / cm 3 . Therefore, to reduce s 12 and Δρ, the authors introduced tin to 26 wt. soluble in both phases and is capillary active at the interface. A similar technique in the preparation of zinc lead emulsions significantly increases the cost of the process between the high cost of tin relative to zinc and lead.
Кроме того, известный способ не позволяет получать качественные материалы из порошков и их смесей, т.к. не обеспечивается необходимая активация поверхности порошка или порошковой смеси. In addition, the known method does not allow to obtain high-quality materials from powders and their mixtures, because the necessary activation of the surface of the powder or powder mixture is not provided.
Известен также способ получения материалов [3] включающий загрузку компонентов в рабочую камеру и последующую импульсную обработку в герметично закрытой камере в направлении силы тяжести с помощью возбудителя колебаний. There is also a known method of producing materials [3] comprising loading components into a working chamber and subsequent pulsed processing in a hermetically sealed chamber in the direction of gravity using an exciter.
Недостатком данного способа является то, что он не позволяет получать однородные и стабильные во времени материалы из практически несмешиваемых компонентов. The disadvantage of this method is that it does not allow to obtain uniform and stable in time materials from practically immiscible components.
Цель изобретения создание универсального способа, позволяющего получать материалы из расплавов и порошков в широком сочетании смешиваемых компонентов с высокой степенью однородности и стабильности получаемого материала. The purpose of the invention is the creation of a universal method that allows to obtain materials from melts and powders in a wide combination of mixed components with a high degree of uniformity and stability of the resulting material.
Цель достигается тем, что в способе получения материалов, включающем загрузку компонентов в рабочую камеру и последующую импульсную обработку в герметично закрытой камере в направлении силы тяжести возбудителя колебаний, обработку ведут в газовой среде при соотношении амплитуды и частоты импульсов 0,0890-0,4000, плотности звуковой энергии 3,5•108 - 1,3•108 Дж/м3 с ускорением движущейся части возбудителя импульсов 305-3000 м/с2.The goal is achieved by the fact that in the method of obtaining materials, including loading components into the working chamber and subsequent pulse processing in a hermetically sealed chamber in the direction of gravity of the pathogen, the processing is carried out in a gaseous medium with a ratio of amplitude and frequency of pulses of 0.0890-0.4000, sound energy density 3.5 • 10 8 - 1.3 • 10 8 J / m 3 with acceleration of the moving part of the pulse pathogen 305-3000 m / s 2 .
При этом в качестве компонентов в способе можно применять расплавы, осуществляя заданное охлаждение после импульсной обработки. В качестве компонентов используют также смеси порошков. Moreover, as components in the method, it is possible to use melts by performing specified cooling after pulsed processing. Mixtures of powders are also used as components.
Для возбуждения импульсов при обработке исходных компонентов предлагаемым способом могут быть использованы различные типы генераторов колебаний, что связано со свойствами исходных компонентов и условиями их обработки. To excite pulses during processing of the starting components by the proposed method, various types of oscillation generators can be used, which is associated with the properties of the starting components and the conditions of their processing.
Так, при обработке взрывоопасного или воспламеняющегося материала целесообразно использование гидравлического генератора колебаний. So, when processing explosive or flammable material, it is advisable to use a hydraulic oscillation generator.
В случае необходимости обработки материала в автономных условиях целесообразно использование механического генератора колебаний. If it is necessary to process the material in stand-alone conditions, it is advisable to use a mechanical oscillation generator.
В случае отсутствия каких-либо ограничительных условий наиболее оптимальным является использование электромагнитного генератора колебаний. In the absence of any restrictive conditions, the most optimal is the use of an electromagnetic oscillation generator.
При отсутствии каких-либо ограничительных условий возможно также использование пневматического генератора колебаний. In the absence of any restrictive conditions, it is also possible to use a pneumatic oscillation generator.
При обработке различных по составу исходных веществ с целью достижения максимальной активации их поверхности целесообразно выполнение движущейся части возбудителя колебаний определенной конфигурации. When processing starting materials of various compositions in order to achieve maximum activation of their surface, it is advisable to carry out the moving part of the pathogen of vibration of a certain configuration.
Так, при обработке порошка или порошковой смеси с удельной поверхностью от 5 до 4 м2/г целесообразно выполнение полости движущейся части возбудителя импульсов в виде конуса.So, when processing a powder or powder mixture with a specific surface area of 5 to 4 m 2 / g, it is advisable to make the cavity of the moving part of the pulse pathogen in the form of a cone.
При обработке порошка или порошковой смеси с удельной поверхностью от 4 до 3 м2/г целесообразно выполнение полости движущейся части возбудителя импульсов в виде цилиндра.When processing a powder or a powder mixture with a specific surface area of 4 to 3 m 2 / g, it is advisable to perform the cavity of the moving part of the pulse exciter in the form of a cylinder.
При обработке порошка или порошковой смеси с удельной поверхностью от 3 до 2 м2/г целесообразно выполнение полости движущейся части возбудителя в виде сферы.When processing a powder or a powder mixture with a specific surface area of 3 to 2 m 2 / g, it is advisable to make the cavity of the moving part of the pathogen in the form of a sphere.
При обработке порошка или порошковой смеси с удельной поверхностью от 2 до 1 м2/г целесообразно выполнение движущейся части возбудителя в виде гиперболы.When processing a powder or powder mixture with a specific surface area of 2 to 1 m 2 / g, it is advisable to make the moving part of the pathogen in the form of a hyperbola.
При обработке порошка или порошковой смеси с удельной поверхностью от 1 до 0,1 м2/г целесообразно выполнение полости движущейся части возбудителя в виде параболы.When processing a powder or a powder mixture with a specific surface area of 1 to 0.1 m 2 / g, it is advisable that the cavity of the moving part of the pathogen be a parabola.
С целью интенсификации процесса обработку ведут в газовой среде, причем состав газовой среды обусловлен исходным составом обрабатываемого материала. In order to intensify the process, the processing is carried out in a gaseous medium, and the composition of the gaseous medium is determined by the initial composition of the processed material.
Так, при обработке материалов, содержащих в своем составе нитридообразующие элементы титан, бор и т.д. целесообразно обработку вести в среде чистого азота. So, when processing materials containing nitride-forming elements titanium, boron, etc. it is advisable to treat in pure nitrogen.
Материалы с содержанием оксидостабилизирующих элементов целесообразно обрабатывать в среде чистого кислорода. It is advisable to process materials containing oxide stabilizing elements in a pure oxygen environment.
Материалы, содержащие в своем составе элементы, хорошо поглощающие водород (палладий, медь и т.д.), целесообразно обрабатывать в среде чистого водорода. It is advisable to process materials containing elements that absorb hydrogen well (palladium, copper, etc.) in an environment of pure hydrogen.
Материалы, содержащие легкоокисляемые элементы (натрий, калий, барий и т.д.), целесообразно обрабатывать в вакууме или в среде инертного газа. It is advisable to process materials containing easily oxidized elements (sodium, potassium, barium, etc.) in a vacuum or inert gas.
Материалы, содержащие окисляемые элементы группы железа, целесообразно обрабатывать в среде инертного газа. It is advisable to process materials containing oxidizable elements of the iron group in an inert gas environment.
С целью получения наибольшей активации поверхности обрабатываемого материала обработку ведут при температуре структурных превращений, причем температурный интервал выбирают с учетом исходного состава обрабатываемого материала. In order to obtain the greatest activation of the surface of the processed material, the treatment is carried out at a temperature of structural transformations, the temperature range being chosen taking into account the initial composition of the processed material.
Так, при обработке материалов с содержанием тугоплавких металлов и группы железа (или элементов VI группы таблицы Менделеева) целесообразно вести обработку при температуре полиморфного превращения. So, when processing materials containing refractory metals and an iron group (or elements of group VI of the periodic table) it is advisable to carry out processing at a polymorphic transformation temperature.
При обработке материалов с содержанием легкоплавких металлов обработку целесообразно вести при температуре фазового превращения. When processing materials containing fusible metals, it is advisable to carry out the treatment at a temperature of phase transformation.
Предлагаемый способ позволяет получать материалы как из расплавов, так и из порошков и порошковой смеси. The proposed method allows to obtain materials from both melts and powders and powder mixtures.
При указанных выше параметрах при обработке расплавов в последних образуются кавитационные полости, которые, схлопываясь, развивают локально высокие давления (до 20000 атм) и вторичные ударные (кумулятивные) волны, несущие высокую энергию. Именно это и позволяет смешивать расплавы с высокой степенью однородности, стабильности во времени и без применения физико-химических методов снижения плотности и межфазного поверхностного натяжения. With the above parameters, during the processing of melts, cavitation cavities are formed in the latter, which collapse and develop locally high pressures (up to 20,000 atm) and secondary shock (cumulative) waves that carry high energy. This is what makes it possible to mix melts with a high degree of uniformity, stability over time, and without the use of physicochemical methods of reducing density and interfacial surface tension.
При обработке порошка или порошковой смеси необходимо считывать такие физико-химические характеристики порошков, как насыпная плотность, сыпучесть, поверхностное натяжение, дискретность порошка, как физической субстанции, многофазность исходной системы. При предлагаемых параметрах в замкнутом объеме рабочей камеры порошок или порошковая смесь подвергаются сложному физическому воздействию интенсивному перемешиванию в микрообъемах и диспергированию, акустической обработке, высоким удельным локальным давлениям, трению, нагреву, что ведет к значительной интенсификации процесса и активации поверхности порошка или порошковой смеси (т.е. появлению поверхностно-активных центров), что позволяет получать материалы с высокой степенью однородности и стабильности во времени. When processing a powder or powder mixture, it is necessary to read such physicochemical characteristics of the powders as bulk density, flowability, surface tension, powder discreteness as physical substance, multiphase of the initial system. With the proposed parameters in a closed volume of the working chamber, the powder or powder mixture is subjected to complex physical effects, intensive mixing in microvolumes and dispersion, acoustic treatment, high specific local pressures, friction, heating, which leads to a significant intensification of the process and activation of the surface of the powder or powder mixture (t ie, the appearance of surface-active centers), which allows one to obtain materials with a high degree of uniformity and stability over time.
В предлагаемом способе обработку ведут в направлении действия силы тяжести, при этом активное воздействие на исходный материал осуществляется как при ходе вниз, так и при ходе вверх, попеременно создавая в объеме исходного материала ударные волны растяжения сжатия, которые в расплавах интенсифицируют процесс кавитации, а в порошках или в порошковых смесях способствуют еще большей активации их поверхности, что позволяет получать материалы из практически несмешиваемых исходных компонентов. In the proposed method, the processing is carried out in the direction of gravity, while the source material is actively acted upon both downward and upward, alternately creating shock waves of compression tension in the volume of the starting material, which intensify the cavitation process in the melts, and in powders or in powder mixtures contribute to even greater activation of their surface, which allows to obtain materials from practically immiscible starting components.
Осуществление способа возможно только в замкнутой, герметичной рабочей камере. The implementation of the method is possible only in a closed, sealed working chamber.
В соответствии с предлагаемым способом обработку ведут в газовой среде, которая вследствие ее взаимодействия с исходными компонентами способствует процессу кавитации в расплавах и активации в порошках или порошковых смесях. In accordance with the proposed method, the processing is carried out in a gaseous medium, which due to its interaction with the starting components contributes to the cavitation process in the melts and activation in powders or powder mixtures.
Введение обработки при температуре структурных превращений также способствует в расплавах процессу кавитации, а в порошках или порошковых смесях активации поверхности, т.е. в общем случае к интенсификации процесса получения материала вследствие изменения параметров кристаллической решетки исходных компонентов. The introduction of processing at the temperature of structural transformations also promotes the cavitation process in melts, and surface activation in powders or powder mixtures, i.e. in the general case, to the intensification of the process of obtaining the material due to changes in the crystal lattice parameters of the starting components.
Предлагаемый способ получения материалов из расплавов и порошков осуществляют следующим образом. The proposed method for producing materials from melts and powders is as follows.
Пример 1. Исходные компоненты порошковой смеси: карбид вольфрама (WC), сложный карбид титана (CKTWC), вольфрам с кобальтом (WCo). Example 1. The initial components of the powder mixture: tungsten carbide (WC), complex titanium carbide (CKTWC), tungsten with cobalt (WCo).
Берут 250 г смеси при следующих соотношениях компонентов, мас. карбид вольфрама 30; сложный карбид титана 40; вольфрам 25; кобальт 5. Take 250 g of the mixture in the following ratios of components, wt. tungsten carbide 30; complex titanium carbide 40; tungsten 25; cobalt 5.
Смесь загружают в рабочую камеру установки импульсной обработки, в которой расположена движущаяся часть электромагнитного генератора, используемого в качестве возбудителя импульсов. Полость движущейся части возбудителя импульсов выполнена в виде цилиндра. Рабочую камеру заполняют водородом, который подают через редуктор при давлении 1 атм. Затем камеру герметизируют. Обработку ведут в направлении силы тяжести при соотношении амплитуды и частоты, равном 0,2445, плотности вводимой звуковой энергии, равной 2,45•107 Дж/м3, и ускорении движущейся части возбудителя импульсов 1650 м2/с при 20oC в течение 5 мин. Затем камеру разгерметизируют, газ откачивают и выгружают обработанную порошковую смесь.The mixture is loaded into the working chamber of the pulsed processing unit, in which the moving part of the electromagnetic generator used as a pulse exciter is located. The cavity of the moving part of the pulse exciter is made in the form of a cylinder. The working chamber is filled with hydrogen, which is fed through a pressure reducer at a pressure of 1 atm. Then the chamber is sealed. The processing is carried out in the direction of gravity with a ratio of amplitude and frequency equal to 0.2445, density of the introduced sound energy equal to 2.45 • 10 7 J / m 3 and acceleration of the moving part of the pulse exciter 1650 m 2 / s at 20 o C within 5 minutes Then the chamber is depressurized, the gas is pumped out and the treated powder mixture is discharged.
Согласно данным химического анализа порошковая смесь полностью однородна. Методом гармонического анализа по уширению и сдвигу линий на дифрактограмме подтверждено наличие центров активаций. According to chemical analysis, the powder mixture is completely homogeneous. By the method of harmonic analysis for line broadening and shift in the diffractogram, the presence of activation centers is confirmed.
Из полученной смеси изготавливают образцы (5 х 5 х 10) и спекают их по стандартной технологии. Сравнительные свойства образцов, изготовленных из порошковой смеси по предлагаемому способу, и образцов, изготовленных в соответствии с прототипом (известный способ), приведены в табл. 1. Samples (5 x 5 x 10) are made from the resulting mixture and sintered according to standard technology. Comparative properties of samples made from a powder mixture according to the proposed method, and samples made in accordance with the prototype (known method) are given in table. one.
Время обработки по известному способу составило 24 ч, при этом полученная при смешивании порошковая смесь по результатам химического анализа неоднородна. The processing time by the known method was 24 hours, while the powder mixture obtained by mixing was not uniform according to the results of chemical analysis.
Время смешивания в предлагаемом способе составляет 5 мин, при этом полученная смесь полностью однородна. The mixing time in the proposed method is 5 minutes, while the resulting mixture is completely homogeneous.
Пример 2. Исходные компоненты расплава: алюминий и свинец (при известных методах расплав несмешиваем). Example 2. The initial components of the melt: aluminum and lead (with known methods, the melt is immiscible).
Навески алюминия в количестве 1 кГ и свинца в количестве 0,5 кГ, загружаясь в закрытую камеру, которая помещалась в печь (до 500oC) для расплавления компонентов.Samples of aluminum in an amount of 1 kg and lead in an amount of 0.5 kg, loaded into a closed chamber, which was placed in a furnace (up to 500 o C) for melting the components.
В камере расположена движущаяся часть электромагнитного генератора, используемого в качестве возбудителя импульсов. Рабочую камеру закрывают и создают вакуум порядка 10-4 10-5 мм рт. ст. Затем камеру герметизируют. Обработку ведут в направлении действия силы тяжести при соотношении амплитуды и частоты, равном 0,2445, плотности вводимой звуковой энергии, равной 2,45•106 Дж/м3, и ускорении движущейся части возбудителя импульсов 1650 м/c2 при 20oC в течение 5 мин. Затем камеру разгерметизируют, где откачивают и выгружают обработанный расплав.In the chamber is a moving part of an electromagnetic generator used as a pulse exciter. The working chamber is closed and create a vacuum of the order of 10 -4 10 -5 mm RT. Art. Then the chamber is sealed. The processing is carried out in the direction of gravity with the ratio of amplitude and frequency equal to 0.2445, the density of the introduced sound energy equal to 2.45 • 10 6 J / m 3 and the acceleration of the moving part of the pulse exciter 1650 m / s 2 at 20 o C within 5 minutes Then the chamber is depressurized, where the processed melt is pumped out and unloaded.
Согласно данным физико-химического и рентгенофазного анализа полученный расплав полностью однороден. According to the physicochemical and x-ray phase analysis, the obtained melt is completely homogeneous.
Сравнительные свойства расплавов, полученных по предлагаемому способу, и сплавов, полученных в соответствии с прототипом, приведены в табл.2. Comparative properties of the melts obtained by the proposed method, and alloys obtained in accordance with the prototype, are given in table.2.
При этом предельное растворение свинца в расплаве, полученном по известному способу, не превышает 5%
Предельное растворение свинца в расплаве, полученном в соответствии с предлагаемым способом, 30% и выше.In this case, the maximum dissolution of lead in the melt obtained by the known method does not exceed 5%
The maximum dissolution of lead in the melt obtained in accordance with the proposed method, 30% and above.
Результаты данных выводов подтверждаются результатами металлографии и рентгенофазного анализа. Так, параметры кристаллических решеток компонентов расплава, полученного известным способом, по сравнению с их исходным состоянием остались без изменений, а параметры кристаллических решеток компонентов расплава, полученного предлагаемым способом, по сравнению с их исходным состоянием изменились следующим образом: у свинца уменьшился до 4,049; у алюминия уменьшился до 4,046. The results of these conclusions are confirmed by the results of metallography and x-ray phase analysis. So, the parameters of the crystal lattices of the components of the melt obtained by the known method, remained unchanged compared to their initial state, and the parameters of the crystal lattices of the components of the melt obtained by the proposed method, as compared with their initial state, changed as follows: in lead, it decreased to 4.049; aluminum decreased to 4.046.
Эти данные позволяют сделать вывод о том, что в данном случае получен твердый раствор внедрения (т.е. свинца в кристаллической решетке алюминия и алюминия в кристаллической решетке свинца), а не образование эмульсии, как по известному способу. These data allow us to conclude that in this case a solid interstitial solution was obtained (i.e., lead in the crystal lattice of aluminum and aluminum in the crystal lattice of lead), rather than the formation of an emulsion, as by a known method.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать однородные и стабильные во времени материалы из практически несмешиваемых известными способами компонентов. Thus, the proposed method allows to obtain uniform and stable in time materials from practically immiscible components by known methods.
Claims (19)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94008827A RU2085333C1 (en) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | Material production method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94008827A RU2085333C1 (en) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | Material production method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94008827A RU94008827A (en) | 1996-02-20 |
| RU2085333C1 true RU2085333C1 (en) | 1997-07-27 |
Family
ID=20153495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94008827A RU2085333C1 (en) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | Material production method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2085333C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2385184C1 (en) * | 2008-12-29 | 2010-03-27 | Чиргин Сергей Георгиевич | Method of cavitation treatment of materials |
| RU2625375C2 (en) * | 2015-12-03 | 2017-07-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Manufacture method of composite alloys and plant for its implementation |
-
1994
- 1994-03-15 RU RU94008827A patent/RU2085333C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Jmmiscible alloys under microgravity condition (Rathe Z.) Adr. Spase. Res. - 1988, N 12, с. 7 - 16. 2. Сучков Е.В. и др. Эмульгирование расплавов системы цинк-свинец-олово. Советско-чехословацкий симпозиум по теории металлургических процессов. Тезисы докладов. Ч. 1. - М.: 1989, с. 59 - 63. 3. Авторское свидетельство СССР N 1778948, кл. B 22 D 27/08, 1992. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2385184C1 (en) * | 2008-12-29 | 2010-03-27 | Чиргин Сергей Георгиевич | Method of cavitation treatment of materials |
| RU2625375C2 (en) * | 2015-12-03 | 2017-07-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Manufacture method of composite alloys and plant for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhu et al. | Promising fuels for energetics: Spherical Al-Li powders with high reactivity via incorporation of Li | |
| US5084088A (en) | High temperature alloys synthesis by electro-discharge compaction | |
| EP0253497B1 (en) | Composites having an intermetallic containing matrix | |
| US5305817A (en) | Method for production of metal base composite material | |
| JP5520727B2 (en) | Porous metal and method for producing the same | |
| Lebrat et al. | Combustion synthesis of Ni3Al and Ni3Al-matrix composites | |
| US6253831B1 (en) | Casting process for producing metal matrix composite | |
| US6444007B1 (en) | Production of metal foams | |
| US20220048105A1 (en) | Acoustic rotary liquid processor | |
| Banhart | Metallic foams: challenges and opportunities | |
| JP3352584B2 (en) | Manufacturing method of metal foam | |
| Adadurov et al. | Transformations of Condensed Substances under Shock-wave Compressionin Controlled Thermodynamic Conditions | |
| RU2085333C1 (en) | Material production method | |
| RU2041166C1 (en) | Method for production of diamonds | |
| CA2513178A1 (en) | Method for producing metal foam bodies | |
| SU1644996A1 (en) | Method of manufacturing diamonds | |
| RU2542044C1 (en) | Method to produce strengthened aluminium-based alloys | |
| RU2063841C1 (en) | Method of powder or powder mixture treatment | |
| JPH0616937B2 (en) | Vacuum vibration casting method | |
| JP2000144281A (en) | Manufacturing method of metal matrix composite material | |
| RU2208656C2 (en) | Method of production of alloying composition | |
| Yu et al. | Reaction-assisted shock consolidation of RSR Ti–Al alloys | |
| Hong et al. | Microstructural development in Al SiC composites made by resistance sintering of mechanically alloyed powders | |
| JP3437740B2 (en) | Manufacturing method of metal matrix composite material | |
| US3779717A (en) | Nickel-tantalum addition agent for incorporating tantalum in molten nickel systems |