RU2198065C2 - Liquid forming method - Google Patents
Liquid forming method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2198065C2 RU2198065C2 RU99123317/02A RU99123317A RU2198065C2 RU 2198065 C2 RU2198065 C2 RU 2198065C2 RU 99123317/02 A RU99123317/02 A RU 99123317/02A RU 99123317 A RU99123317 A RU 99123317A RU 2198065 C2 RU2198065 C2 RU 2198065C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substance
- matter
- temperature
- stamp
- cooled pipeline
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 75
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 4
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 14
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 14
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 13
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 9
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000007036 catalytic synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000000048 melt cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 titanium carbides Chemical class 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области жидкой штамповки и получения новых особо плотных материалов с новыми свойствами. Изобретение может быть использовано для обработки любых металлов и неметаллов. The invention relates to the field of liquid stamping and to obtain new particularly dense materials with new properties. The invention can be used for processing any metals and non-metals.
Известен способ штамповки жидкого металла [1] (патент РФ 2106226), при котором переохлажденный расплав обрабатывают импульсным давлением, позволяющим сформировать особо плотную кристаллическую структуру изделия. A known method of stamping liquid metal [1] (RF patent 2106226), in which the supercooled melt is treated with pulsed pressure, which allows to form a particularly dense crystalline structure of the product.
Другим аналогом изобретения является способ синтеза веществ под действием ударных волн [2], (стр. 94-101), где под их действием в веществе могут происходить фазовые переходы и химические реакции. Данным способом получают искусственные алмазы, кубический нитрид бора, карбиды титана и т.п. вещества. Способ включает в себя приготовление вещества и обработку его высоким давлением, под воздействием которого в нем происходят различные превращения (фазовые, химические и т.п.), а после снятия давления новая модификация вещества может сохраняться. Another analogue of the invention is a method for the synthesis of substances under the action of shock waves [2], (pp. 94-101), where phase transitions and chemical reactions can occur in the substance under their action. This method produces artificial diamonds, cubic boron nitride, titanium carbides, etc. substances. The method includes preparing a substance and processing it with high pressure, under the influence of which various transformations (phase, chemical, etc.) occur in it, and after depressurization a new modification of the substance can be saved.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ штамповки жидкого вещества, известный из автореферата диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Волкова А.Е. по теме "Разработка технологии, оснастки и оборудования импульсной объемной штамповки". (Автореферат передан в библиотеку МИМиС 20.05.1994). Из автореферата известен "Способ штамповки жидкого вещества, включающий получение расплава вещества, перемещение его в охлаждаемый трубопровод и штамп с последующим воздействием на него в штампе импульсным давлением при температуре, время фазового или химического превращения вещества при которой стремится к нулю, и отводом тепловой энергии в количестве, достаточном для предотвращения обратного превращения в веществе". The closest analogue of the claimed invention is a method of stamping a liquid substance, known from the abstract of the thesis for the degree of candidate of technical sciences Volkov A.E. on the topic "Development of technology, tooling and equipment for pulse die forging". (Abstract sent to the MIMiS library 05/20/1994). From the abstract there is known “A method of stamping a liquid substance, which includes obtaining a melt of a substance, moving it to a cooled pipeline and a stamp with subsequent exposure to it in the stamp by pulsed pressure at a temperature, the time of phase or chemical transformation of a substance at which tends to zero, and the removal of thermal energy into an amount sufficient to prevent reverse conversion in the substance. "
Задачей изобретения и его техническим результатом является повышение эффективности способа и расширение его технических возможностей. The objective of the invention and its technical result is to increase the efficiency of the method and expand its technical capabilities.
Поставленная задача решается путем осуществления способа штамповки жидкого вещества, включающего получение расплава вещества, перемещение его в охлаждаемый трубопровод и штамп, последующее воздействие на него в штампе импульсным давлением при температуре, время фазового или химического превращения вещества при которой стремится к нулю, и отвод тепловой энергии в количестве, достаточном для предотвращения обратного превращения в веществе. В отличие от известного перемещение вещества к охлаждаемому трубопроводу осуществляют с предварительным переохлаждением вещества, а перемещение вещества по охлаждаемому трубопроводу и штампу проводят с его переохлаждением до температуры, стремящейся к температуре кристаллизации. The problem is solved by implementing a method of stamping a liquid substance, including obtaining a melt of a substance, moving it to a cooled pipeline and a stamp, subsequent exposure to it in a stamp by pulsed pressure at a temperature, the time of phase or chemical transformation of a substance at which tends to zero, and the removal of thermal energy in an amount sufficient to prevent reverse conversion in the substance. In contrast to the known movement of a substance to a cooled pipeline is carried out with preliminary subcooling of a substance, and movement of a substance through a cooled pipeline and a stamp is carried out with its subcooling to a temperature tending to the crystallization temperature.
Предложенный способ реализуют различные модификации установок, представленные на фиг.1, фиг.2, фиг.3, в несколько этапов. The proposed method implements various modifications of the installations presented in figure 1, figure 2, figure 3, in several stages.
I Этап: Нагрев вещества до жидкофазного состояния. Stage I: Heating the substance to a liquid phase state.
II Этап: Перемещение вещества к охлаждаемому трубопроводу с его предварительным переохлаждением. Stage II: Movement of the substance to the cooled pipeline with its preliminary subcooling.
III Этап: Перемещение вещества по охлажденному трубопроводу и штампу с его максимальным переохлаждением до температуры, стремящейся к температуре кристаллизации. Stage III: Moving a substance through a chilled pipeline and stamp with its maximum subcooling to a temperature tending to the crystallization temperature.
IV Этап: Обработка переохлажденного расплава в штампе импульсным давлением и дополнительно возникающей при сжатии температурой до получения новой модификации вещества. Stage IV: Processing of the supercooled melt in the die by pulsed pressure and the temperature that additionally occurs during compression until a new modification of the substance is obtained.
V Этап: Отвод тепловой энергии из модифицированного вещества, сжатого повышенным давлением в штампе настолько, что после снятия давления это способствует сохранению полученной новой модификации вещества. Stage V: The removal of thermal energy from a modified substance compressed by the increased pressure in the die so that after depressurization it helps to preserve the resulting new modification of the substance.
Установки включают охлаждаемый трубопровод 1, штамп 2, и предполагают отдельное место для получения расплава вещества 3. Одна из модификаций установок снабжена пуансонами 4. The plants include a cooled
Установки, изображенные на фиг.1, 2, 3, работают по схожим технологическим схемам с соблюдением принципов способа получения новой модификации вещества. В соответствии с первым этапом устройства предполагают в начале пути Z разогрев вещества до жидкофазного состояния. Плавление осуществляется с использованием электродуги, сопротивления, плазмы, электронного луча, лазера, индуктора и т.д. The installations depicted in figures 1, 2, 3, operate according to similar technological schemes in compliance with the principles of the method of obtaining a new modification of the substance. In accordance with the first stage of the device, at the beginning of the path Z, the substance is heated to a liquid-phase state. Melting is carried out using electric arc, resistance, plasma, electron beam, laser, inductor, etc.
Для технически более простого осуществления способа нагрев вещества и место его дальнейшей обработки разделено. Поэтому второй этап осуществления способа является необходимым звеном технологической цепочки и служит для перемещения вещества к охлаждаемому трубопроводу, в процессе чего и происходит его предварительное переохлаждение. Согласно работе [3], (стр.69) данный этап позволяет уменьшить тепловую энергию вещества на определенную величину ниже его равновесной температуры, но при этом имеется возможность сохранить его жидкотекучесть. For a technically simpler implementation of the method, the heating of the substance and the place for its further processing are divided. Therefore, the second stage of the method implementation is a necessary part of the technological chain and serves to move the substance to the cooled pipeline, during which it undergoes preliminary cooling. According to [3], (p. 69), this stage allows one to reduce the thermal energy of a substance by a certain amount below its equilibrium temperature, but it is possible to preserve its fluidity.
Для снижения тепловой нагрузки на вещество при его последующей обработке давлением служит третий этап, с учетом высокой скорости охлаждения, порядка 103-108К/с, во время перемещения вещества по охлажденному трубопроводу и штампу, обеспечивается его максимальное переохлаждение до температуры, стремящейся к температуре кристаллизации. По данным работы [4], (стр.18), вещества могут охлаждаться ниже равновесной температуры плавления на величину, составляющую 40-60 % от равновесной температуры.To reduce the heat load on the substance during its subsequent pressure treatment, the third stage is used, taking into account the high cooling rate, of the order of 10 3 -10 8 K / s, during the movement of the substance through the cooled pipeline and stamp, its maximum subcooling to a temperature tending to crystallization temperature. According to [4], (p. 18), substances can be cooled below the equilibrium melting temperature by an amount amounting to 40-60% of the equilibrium temperature.
На четвертом этапе во время обработки переохлажденного расплава вещества в штампе импульсным давлением и дополнительно возникающей температурой при его сжатии происходит формирование твердой фазы вещества. При определенном сочетании величин давления и температуры скорость превращения в веществе может достигать очень высоких значений, а следовательно, за весь промежуток времени сжатия время на превращения в веществе занимает только небольшую его часть. In the fourth stage, during processing of the supercooled melt of a substance in a stamp by pulsed pressure and an additional temperature that occurs during its compression, the solid phase of the substance forms. With a certain combination of pressure and temperature, the conversion rate in a substance can reach very high values, and therefore, for the entire period of compression, the conversion time in a substance takes only a small part of it.
Согласно работе [5], (стр.13) можно определить давление, возникающее в веществе, при определенной скорости соударения со штампом, а также [5], (стр.20-22) приращение дополнительной температуры при сжатии вещества. According to [5], (p. 13), it is possible to determine the pressure arising in a substance at a certain speed of collision with a stamp, as well as [5], (p. 20-22) increment of the additional temperature during compression of the substance.
Согласно работе [5], (стр.23-24) технологической особенностью осуществляемого процесса является снижение тепловой нагрузки на вещество за счет ступенчатого возрастания акустического сопротивления (жидкость, твердая фаза низкого давления, твердая фаза высокого давления и т.д.), что позволяет значительно снизить прирост температуры сжатия по сравнению с однородным твердым веществом. According to [5], (pp. 23-24), the technological feature of the ongoing process is the reduction of the heat load on the substance due to a stepwise increase in acoustic resistance (liquid, solid phase of low pressure, solid phase of high pressure, etc.), which allows significantly reduce the increase in compression temperature compared to a homogeneous solid.
Так как процесс превращения вещества завершен, а процесс сжатия еще длится, то за оставшееся время от полученной твердой фазы вещества производится отвод тепловой энергии настолько, что после снятия давления это способствует сохранению полученной новой модификации. Для этого и предназначен пятый этап, основанный, как известно из работы [5], (стр.200-202), на изменении термодинамического стимула в зависимости от изменения температуры и давления. Since the process of transformation of the substance is completed, and the compression process is still ongoing, for the remaining time from the obtained solid phase of the substance, heat energy is removed so much that after depressurization, this helps to maintain the obtained new modification. The fifth stage is intended for this, based, as is known from [5], (pp. 200–202), on a change in the thermodynamic stimulus depending on changes in temperature and pressure.
С практической точки зрения при осуществлении данного способа, в сравнении с аналогами, важно следующее: затраты при получении одного и того же количества синтезированного вещества снижаются в 3-5 раз. Не вдаваясь в точные теоретические расчеты, которые осложняются краткотекущими превращениями, можно на основе приближенных сравнительных примеров показать практическую выгоду для производства при использовании данного способа. From a practical point of view, when implementing this method, in comparison with analogues, the following is important: the costs of obtaining the same amount of synthesized substance are reduced by 3-5 times. Without going into precise theoretical calculations, which are complicated by short-flowing transformations, it is possible, on the basis of approximate comparative examples, to show the practical benefits for production using this method.
Принимаем в качестве сравнительного примера известный способ [2], (стр. 100) синтеза искусственного алмаза методом взрыва мелкого порошка графита с предлагаемым способом. We take as a comparative example the known method [2], (p. 100) of the synthesis of artificial diamond by the explosion of fine graphite powder with the proposed method.
Установка, изображенная на фиг. 1, позволяет за счет своей простоты конструкции воздействовать на вещество с максимально возможными давлениями при максимальной длительности импульса и с максимально возможной скоростью теплоотвода из модифицированного вещества. Так, например, используя установку возможно получение особо плотных веществ. Высокое давление в штампе, воздействующее на вещество, достигается за счет столкновения этого вещества и штампа. Например, при столкновении расплава вещества и штампа на встречных орбитах. При этом достигаемая скорость столкновения составит 15 км/с, а возникающее давление будет около 2000 ГПа. The apparatus shown in FIG. 1, due to its simplicity of design, allows to act on a substance with the highest possible pressures at the maximum pulse duration and with the highest possible heat removal rate from the modified substance. So, for example, using the installation it is possible to obtain particularly dense substances. The high pressure in the stamp acting on the substance is achieved due to the collision of this substance and the stamp. For example, in a collision of a melt of matter and a stamp in oncoming orbits. In this case, the achieved collision speed will be 15 km / s, and the resulting pressure will be about 2000 GPa.
В отличие от известных способов синтеза новых веществ, когда взрывчатое вещество накладывается на обрабатываемое вещество, этот способ позволяет максимально сохранить полученную новую модификацию, минимально подвергая ее остаточному тепловому и механическому разрушению в волнах разгрузки. За счет подбора длины и диаметра охлаждаемого трубопровода-штампа регулируется время удержания новой модификации вещества в сжатом состоянии, что позволяет получать и синтезировать в достаточно больших объемах новые вещества. Причем синтез может протекать при самых высоких давлениях и температурах, достигаемых на сегодня, при использовании существующей техники. In contrast to the known methods for the synthesis of new substances, when the explosive is superimposed on the substance being processed, this method allows you to maximally save the resulting new modification, minimally exposing it to residual thermal and mechanical destruction in the unloading waves. By selecting the length and diameter of the cooled stamp pipe, the retention time of a new modification of a substance in a compressed state is regulated, which allows one to obtain and synthesize new substances in sufficiently large volumes. Moreover, the synthesis can proceed at the highest pressures and temperatures achieved today, using existing technology.
Установка, изображенная на фиг.2, позволяет за счет прямого наложения взрывчатого вещества на охлаждаемый трубопровод и штамп осуществить способ штамповки жидкого вещества, не прибегая к дополнительным устройствам. Эта установка позволяет на сегодня осуществлять способ при относительно средних давлениях и скоростях теплоотвода. The installation depicted in figure 2, due to the direct application of explosive to the cooled pipeline and stamp to implement a method of stamping a liquid substance, without resorting to additional devices. This installation allows today to carry out the method at relatively average pressures and heat removal rates.
Установка, изображенная на фиг.3, позволяет за счет введения пуансонов и использования ВВ осуществлять предлагаемый способ, максимально увеличив время воздействия давления на вещество за счет дополнительных устройств. Рассмотрим работу установки, изображенную на фиг.3, применительно к синтезу искусственного алмаза. В ударных волнах синтез алмаза гарантированно начинается при min давлении 12,5 ГПа и min температуре 1600К. За время ударного синтеза: Δt= 10-6с, образуется 1% алмаза от всего объема изначального графита, Следовательно, при этом давлении и температуре за время в 100 раз большее: Δtl=10-4с, будет образовано 100% алмаза.The installation depicted in figure 3, due to the introduction of punches and the use of explosives to carry out the proposed method, maximizing the time the pressure on the substance due to additional devices. Consider the operation of the installation shown in figure 3, in relation to the synthesis of artificial diamond. In shock waves, diamond synthesis is guaranteed to begin at a minimum pressure of 12.5 GPa and a minimum temperature of 1600K. During the shock synthesis: Δt = 10 -6 s, 1% of diamond is formed from the total volume of the initial graphite.Therefore, at this pressure and temperature over a time 100 times greater: Δtl = 10 -4 s, 100% of the diamond will be formed.
Температура выхода, при которой гарантированно не происходит распада полученного алмаза, равна 1000К. The exit temperature at which there is no guarantee of decomposition of the obtained diamond is 1000K.
1. Пусть средний радиус обрабатываемого расплава R=0,5 мм. 1. Let the average radius of the processed melt R = 0.5 mm.
2. Определяем по графику [4], (стр.62) среднюю скорость охлаждения расплава в штампе Uo для этого радиуса Uo=4•106K/c.2. We determine from the graph [4], (p. 62) the average melt cooling rate in the stamp Uo for this radius Uo = 4 • 10 6 K / s.
3. При этой скорости расплав охлаждается на величину (Тр-Тn)/2. 3. At this speed, the melt is cooled by (Tr-Tn) / 2.
С учетом того, что температура штампа Тn=300К, а к моменту начала теплоотвода из вещества, его температура достигла Тр=1600К, ΔT=650К. Considering that the temperature of the stamp is Tn = 300K, and by the time the heat removal from the substance began, its temperature reached Tr = 1600K, ΔT = 650K.
При потерянной температуре ΔT со средней скоростью Uo вещество охладится до Тк = 950К за общее время
Δt2=650К / 4•106 К/с=1,6•10-4.At a lost temperature ΔT with an average speed Uo, the substance cools to Tk = 950K in a total time
Δt2 = 650K / 4 • 10 6 K / s = 1.6 • 10 -4 .
Следовательно, для получения 100%-ного выхода алмаза необходимое время сжатия в ударных волнах составит
tc=Δt1+Δt2,
tc=104+1,6•104=2,6•10-4c.Therefore, to obtain a 100% diamond yield, the necessary compression time in shock waves is
tc = Δt1 + Δt2,
tc = 10 4 + 1.6 • 10 4 = 2.6 • 10 -4 s.
При этом будет получен алмазный состав в диаметре 1 мм. Зная время сжатия вещества, определим длину двух стальных пуансонов, изображенных на фиг. 3. Зная, что время сжатия
tc=2t/Co.In this case, a diamond composition with a diameter of 1 mm will be obtained. Knowing the compression time of the substance, we determine the length of the two steel punches depicted in FIG. 3. Knowing that the compression time
tc = 2t / Co.
tc=2,6•10-4c,
Со= 6•103 м/с (скорость прохождения продольных волн по стали) подбираем длину стального пуансона
l=tc•Со/2=2,6•10-4c•6•103 м/с/2=7,8•10-1м=780 мм.tc = 2.6 • 10 -4 s,
Co = 6 • 10 3 m / s (the velocity of longitudinal waves passing through steel) we select the length of the steel punch
l = tc • Co / 2 = 2.6 • 10 -4 s • 6 • 10 3 m / s / 2 = 7.8 • 10 -1 m = 780 mm.
Скорость столкновения Up двух пуансонов должна быть такой, чтобы в сумме возникло давление 12,5 ГПа. Следовательно, один стальной пуансон должен развивать скорость, равную 150 м/с, при которой возникает давление 6,25 ГПа. The collision rate Up of the two punches must be such that a total pressure of 12.5 GPa arises. Therefore, one steel punch must reach a speed of 150 m / s at which a pressure of 6.25 GPa occurs.
Для увеличения диаметра получаемого изделия из новой модификации вещества можно сделать следующие изменения в конструкции и технологическом процессе установки - уменьшить температуру Тn-инструмента, т.е. довести ее до 10÷100К;
увеличить длину пуансона до 1÷100 м;
подобрать материал пуансона, где Со- min., т.е. 1000÷2000 м/с.To increase the diameter of the product obtained from a new modification of the substance, the following changes in the design and installation process can be made - to reduce the temperature of the Tn-tool, i.e. bring it to 10 ÷ 100K;
increase the length of the punch to 1 ÷ 100 m;
select the material of the punch, where Co- min., i.e. 1000 ÷ 2000 m / s.
Тем самым появляется реальная возможность получения алмаза в больших объемах, где радиус камеры прессования может достигнуть 2÷10 мм. Особенно больших объемов можно добиться, применяя катализаторы. Из работ [6] - "При каталитическом синтезе удается снизить температуры и давления более чем в два раза". Thus, there is a real possibility of obtaining diamond in large volumes, where the radius of the pressing chamber can reach 2 ÷ 10 mm. Especially large volumes can be achieved using catalysts. From the works [6] - "During catalytic synthesis, it is possible to reduce temperatures and pressures by more than two times."
На сегодня все машины, предназначенные для синтеза новых модификаций веществ, основаны на принципе разогрева вещества и его обработке давлением в определенном месте устройства, а это не способствует развитию особо высоких давлений и скоростей теплоотвода. Today, all machines designed for the synthesis of new modifications of substances are based on the principle of heating the substance and treating it with pressure at a specific location in the device, and this does not contribute to the development of particularly high pressures and heat removal rates.
Все основные способы синтеза новых материалов в ударных волнах, основанные на непосредственном наложении взрывчатого вещества на обрабатываемое вещество, ограничены в объеме фракции получаемого синтезированного материала. Поэтому применение способа для получения новых веществ в относительно больших объемах и при относительно высоких давлениях и температурах считается перспективным и полезным для производства. All the main methods for the synthesis of new materials in shock waves, based on the direct application of explosive to the processed substance, are limited in the volume fraction of the resulting synthesized material. Therefore, the application of the method for producing new substances in relatively large volumes and at relatively high pressures and temperatures is considered promising and useful for production.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности использования (способа) и расширение технических возможностей за счет получения изделий с новыми свойствами, причем получение таких модификаций или химических соединений, которые другими способами не производятся. В результате осуществления способа будет получена новая фаза или химическое соединение с плотностью вещества, которая при обычных условиях не образуется. The technical result of the invention is to increase the efficiency of use (method) and expand technical capabilities by obtaining products with new properties, and the receipt of such modifications or chemical compounds that are not produced by other methods. As a result of the implementation of the method, a new phase or chemical compound with a density of a substance that does not form under ordinary conditions will be obtained.
Что касается получения фазовых модификаций, которые другими способами не производятся, то способ может быть полезен для получения плотной углеродной фазы такой, как углерод III [6], (стр.91). Данным способом можно получать и нестабильные химические соединения в процессе резкого "замораживания" реакции [7] , (стр. 12, 61-64). Предлагаемый способ может достигать скоростей охлаждения химических реакций более 108 к/с. При этом могут производиться такие химические соединения, как Ti-C; Zn-C; Ti-B; Hf-C и многие другие, имеющие наименьший размер зерна или аморфную структуру, что, как известно, может использоваться при производстве сверхпроводников, полупроводников и т. п. направлениях.As for obtaining phase modifications that are not produced by other methods, the method may be useful for obtaining a dense carbon phase such as carbon III [6], (p. 91). In this way it is possible to obtain unstable chemical compounds in the process of a sharp "freezing" of the reaction [7], (p. 12, 61-64). The proposed method can achieve cooling rates of chemical reactions of more than 10 8 f / s. In this case, such chemical compounds as Ti-C can be produced; Zn-C; Ti-B; Hf-C and many others having the smallest grain size or amorphous structure, which, as you know, can be used in the production of superconductors, semiconductors, etc. directions.
Согласно описанию работы установок при производстве синтетического алмаза, где в качестве силового воздействия используется ударная волна, стоимость относительно силового привода предлагаемых устройств будет примерно меньше в 3-5 раз при сравнении с гидравлическими машинами, предназначенными для тех же целей [6], (стр.94-100). Сравнение по конструкционным параметрам при использовании предлагаемых устройств и гидропрессов показывает, что новое устройство не требует спец. камер, выдерживающих длительно высокие давления и температуры, так как время обработки в предлагаемом способе в сравнении с получением алмаза на прессах на несколько порядков меньше. Разделение мест нагрева вещества и его обработки также снижает стоимость устройства, т. к. упрощается управление процессом, упрощается конструкция, а в пресс-камере не используются изолирующие вещества. Поэтому предлагаемые установки при производстве того же количества синтетического алмаза, в сравнении с гидропрессовыми установками, потребуют экономических затрат меньше минимум в 10 раз. According to the description of the operation of plants in the production of synthetic diamond, where a shock wave is used as a force, the cost relative to the power drive of the proposed devices will be approximately 3-5 times less when compared with hydraulic machines designed for the same purpose [6], (p. 94-100). A comparison of the structural parameters when using the proposed devices and hydraulic presses shows that the new device does not require special. chambers that withstand long-term high pressures and temperatures, since the processing time in the proposed method is several orders of magnitude shorter than the production of diamond on presses. Separation of the places of heating the substance and its processing also reduces the cost of the device, because the process control is simplified, the design is simplified, and insulating substances are not used in the press chamber. Therefore, the proposed plants in the production of the same amount of synthetic diamond, in comparison with hydraulic presses, will require economic costs less than at least 10 times.
Проблемы существования материалов при температуре значительно большей, чем 4000К, с учетом больших давлений, работоспособных в таких условиях, не возникает, если учесть разность в массах устройства и обрабатываемого вещества, а также время протекания подобных процессов. The problems of the existence of materials at a temperature significantly higher than 4000K, taking into account the high pressures that are operable under such conditions, do not arise, given the difference in the masses of the device and the processed substance, as well as the duration of such processes.
Поэтому предлагаемый способ для получения новой модификации вещества более эффективен, чем прототип, и может быть полезен для применения в широком производстве. Therefore, the proposed method for obtaining a new modification of the substance is more effective than the prototype, and can be useful for use in wide production.
Литература
1. Волков А.Е. и др. - RU 2106226 (27.06.96 г.).Literature
1. Volkov A.E. and others - RU 2106226 (06/27/96).
2. Прюммер Р. - Обработка порошкообразных материалов взрывом. - М.: Из-во "Мир". 1990 г. 2. Prümmer R. - Processing of powdered materials by explosion. - M .: Because of the "World". 1990 g.
3. Овсиенко Д. Е. - Зарождение и рост кристаллов из расплава. - Киев: Из-во "Наукова Думка". 1994 г. 3. Ovsienko D. E. - The nucleation and growth of crystals from a melt. - Kiev: Because of the "Science Dumka." 1994
4. Гилман Д.Д. и др. - Металлические стекла. - М.: Из-во "Металлургия". 1984 г. 4. Gilman D.D. et al. - Metal glasses. - M .: From "Metallurgy". 1984 year
5. Эпштейн Г.П. - Строение металлов деформированных взрывом. - М.: Из-во "Металлургия". 1988 г. 5. Epstein G.P. - The structure of metals deformed by explosion. - M .: From "Metallurgy". 1988 year
6. Костиков В.И. и др. - Графитизация и алмазообразование. - М.: Из-во "Металлургия". 1991 г. 6. Kostikov V.I. et al. - Graphitization and diamond formation. - M .: From "Metallurgy". 1991 year
7. Левашов Е.А. и др. - Физико-химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. - М.: ЗАО "Издательство БИНОМ". 1995 г. 7. Levashov EA et al. - Physicochemical and technological foundations of self-propagating high-temperature synthesis. - M.: Publishing House BINOM CJSC. 1995 year
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99123317/02A RU2198065C2 (en) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | Liquid forming method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99123317/02A RU2198065C2 (en) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | Liquid forming method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99123317A RU99123317A (en) | 2002-01-27 |
| RU2198065C2 true RU2198065C2 (en) | 2003-02-10 |
Family
ID=20226634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99123317/02A RU2198065C2 (en) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | Liquid forming method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2198065C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007097657A1 (en) * | 2006-02-21 | 2007-08-30 | Oleg Vladimirovich Anisimov | Method for producing amorphous materials in random volumes from metals and alloys |
| WO2020013734A1 (en) * | 2018-07-10 | 2020-01-16 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Бетарут" | Method and device for double-action liquid forging |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4580617A (en) * | 1982-05-07 | 1986-04-08 | Charles Blechner | Induction casting machine and method of casting |
| RU2063449C1 (en) * | 1992-05-08 | 1996-07-10 | Всесоюзный научно-исследовательский институт технической физики | Method of material treatment with superhigh pressure |
| RU2106226C1 (en) * | 1996-06-27 | 1998-03-10 | Анатолий Евгеньевич Волков | Molten metal stamping method |
-
1999
- 1999-11-04 RU RU99123317/02A patent/RU2198065C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4580617A (en) * | 1982-05-07 | 1986-04-08 | Charles Blechner | Induction casting machine and method of casting |
| RU2063449C1 (en) * | 1992-05-08 | 1996-07-10 | Всесоюзный научно-исследовательский институт технической физики | Method of material treatment with superhigh pressure |
| RU2106226C1 (en) * | 1996-06-27 | 1998-03-10 | Анатолий Евгеньевич Волков | Molten metal stamping method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВОЛКОВ А.Е. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. Разработка технологии, оснастки и оборудования импульсной объемной штамповки, 1994. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007097657A1 (en) * | 2006-02-21 | 2007-08-30 | Oleg Vladimirovich Anisimov | Method for producing amorphous materials in random volumes from metals and alloys |
| WO2020013734A1 (en) * | 2018-07-10 | 2020-01-16 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Бетарут" | Method and device for double-action liquid forging |
| CN112399895A (en) * | 2018-07-10 | 2021-02-23 | 贝塔鲁特有限公司 | Method and apparatus for double acting liquid forging |
| RU2764620C2 (en) * | 2018-07-10 | 2022-01-18 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Бетарут" | Method and device for liquid forging of double action |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ivanov et al. | Synthesis of nickel aluminides by mechanical alloying | |
| US5084088A (en) | High temperature alloys synthesis by electro-discharge compaction | |
| Chen et al. | Synthesis and characterization of mechanically alloyed and shock-consolidated nanocrystalline NiAl intermetallic | |
| Grigorieva et al. | Mechanochemical synthesis of intermetallic compounds | |
| Cho et al. | Structural evolution in Nb3Sn during mechanical attrition | |
| RU2198065C2 (en) | Liquid forming method | |
| Medda et al. | Combination of mechanochemical activation and self-propagating behaviour for the synthesis of Ti aluminides | |
| Ivanov et al. | Synthesis and process characterization of mechanically alloyed icosahedral phase Mg-Zn-Al | |
| Jiang et al. | Evidence of polymorphous amorphous-to-quasicrystalline phase transformation in Zr 66.7 Pd 33.3 metallic glass | |
| Tang et al. | Crystallization of mechanically alloyed amorphous W–Mg alloy under high pressure | |
| US4533389A (en) | Boron containing rapid solidification alloy and method of making the same | |
| Gaffet et al. | Mechanical milling | |
| Cheng et al. | Hot extrusion reaction synthesis: Simultaneous synthesis and forming from elemental powders | |
| CN112399895B (en) | Method and apparatus for double acting liquid forging | |
| Bowden et al. | Synthesis of novel aluminide-based materials | |
| Sherby et al. | Some Toughts on Future Directions for Research and Applications in Superplasticity | |
| Nam et al. | Effect of ball milling conditions on the microstructure and the transformation behavior of Ti− Ni and Ti− Ni− Cu shape memory alloy powders | |
| RU2335455C2 (en) | Method of substance synthesis and compacting | |
| Fecht et al. | Properties of nanophase materials synthesized by mechanical attrition | |
| UTSUMI et al. | 5.2 High pressure science 5.2. 1In situ observation of diamond formation process under high pressures and high temperatures | |
| Tang et al. | Synthesis, structure and reactive mechanism of intermetallic W3Mg | |
| De Barbadillo | Rebirth of mechanical alloying | |
| Minasyan et al. | Combustion synthesis of Mo-Cu composite powders from oxide precursors with various proportions of metals | |
| RU2079396C1 (en) | Method to produce highly dispersible powders out of metals and non-metals compounds | |
| RU2074114C1 (en) | Method for production of artificial diamonds |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051105 |