[go: up one dir, main page]

RU2219274C1 - Method of preparing hydrogen-absorbing compound-composition alloys - Google Patents

Method of preparing hydrogen-absorbing compound-composition alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2219274C1
RU2219274C1 RU2002113856A RU2002113856A RU2219274C1 RU 2219274 C1 RU2219274 C1 RU 2219274C1 RU 2002113856 A RU2002113856 A RU 2002113856A RU 2002113856 A RU2002113856 A RU 2002113856A RU 2219274 C1 RU2219274 C1 RU 2219274C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloys
ingot
hydrogen
crystallization
alloy
Prior art date
Application number
RU2002113856A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002113856A (en
Inventor
Ю.Б. Патрикеев
А.В. Бузлов
В.В. Бадовский
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет"
Priority to RU2002113856A priority Critical patent/RU2219274C1/en
Publication of RU2002113856A publication Critical patent/RU2002113856A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2219274C1 publication Critical patent/RU2219274C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: special-destination alloys. SUBSTANCE: method envisages at least four remeltings each followed by ingot crystallization rate less than 0.6 mm/s except final remelting which is followed by ingot crystallization at a rate more than 0.6 mm/s. Invention allows increasing, on standard equipment, productivity of rare-earth metal-based alloy manufacture process by 2.5 times and provides for manufacturing alloys with high technical characteristics and stable properties suitable for use of alloys as components of heat pumps and hydrogen accumulators. EFFECT: increased manufacture productivity and improved properties of alloys. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к получению сплавов, состав которых обеспечивает возможность поглощения и выделения водорода. The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, and in particular to the production of alloys, the composition of which provides the possibility of absorption and evolution of hydrogen.

Известные сплавы - поглотители водорода изготавливают на основе соединений типа АВ5, в сосав которых вводят легирующие компоненты. Они находят свое применение в химических источниках тока, электрохимических генераторах, аккумуляторах водорода, тепловых насосах.Known alloys - hydrogen absorbers are made on the basis of compounds of the AB 5 type, into which alloying components are introduced. They find their application in chemical current sources, electrochemical generators, hydrogen accumulators, heat pumps.

Основной технической характеристикой, определяющей качество сплавов, является их рабочая водородоемкость, выражаемая в процентах по массе, которая показывает, какое количество водорода сможет десорбировать сплав в заданном диапазоне давлений при данной температуре. Использование того или иного состава сплава определяет возможность расширения рабочих диапазонов давлений и температуры. The main technical characteristic that determines the quality of the alloys is their working hydrogen intensity, expressed as a percentage by weight, which shows how much hydrogen can desorb the alloy in a given pressure range at a given temperature. The use of one or another alloy composition determines the possibility of expanding the working ranges of pressure and temperature.

Процесс получения сплавов поглотителей водорода состоит из двух основных операций: сплавления исходных компонентов шихты и кристаллизации слитка. Сплавление проводят, как правило, в индукционных или дуговых печах (Б.В.Линчевский, "Техника металлургического эксперимента", Москва, "Металлургия", 1979 г., с.16). The process of obtaining alloys of hydrogen absorbers consists of two main operations: fusion of the initial components of the charge and crystallization of the ingot. Fusion is carried out, as a rule, in induction or arc furnaces (B.V. Linchevsky, "Technique of a metallurgical experiment", Moscow, "Metallurgy", 1979, p.16).

Индукционные печи для нагрева и плавки могут быть открытыми или закрытыми. При работе с водородопоглотительными сплавами типа АВ5 плавку ведут в закрытых индукционных печах в атмосфере аргона вследствие высокой окислительной способности входящих в их состав редкоземельных металлов (РЗМ). Источником питания печей служат ламповые или машинные генераторы различной мощности. Шихту сплава помещают в тигель-контейнер, располагаемый внутри индуктора. Количество РЗМ, входящих в шихту, берут с избытком в расчете на угар. Далее печь вакуумируют, заполняют аргоном и проводят сплавление компонентов шихты. В конце плавки выключают ток, сплав сливают в изложницу, где происходит его кристаллизация.Induction furnaces for heating and smelting can be open or closed. When working with hydrogen-absorbing alloys of type AB 5, melting is carried out in closed induction furnaces in an argon atmosphere due to the high oxidizing ability of the rare-earth metals (REM) that make up them. The furnace is powered by tube or machine generators of various capacities. The alloy charge is placed in a crucible container located inside the inductor. The number of rare-earth metals included in the charge is taken in excess based on fumes. Next, the furnace is evacuated, filled with argon, and the charge components are fused. At the end of the heat, the current is turned off, the alloy is poured into the mold, where it crystallizes.

К недостаткам индукционной плавки следует отнести химическое взаимодействие расплава с материалом тигля, что приводит к нарушению химического состава сплава и, как следствие, к понижению рабочей водородоемкости. The disadvantages of induction melting include the chemical interaction of the melt with the crucible material, which leads to a violation of the chemical composition of the alloy and, as a consequence, to a decrease in the working hydrogen intensity.

Известен способ получения водородопоглотительных сплавов сложного состава в дуговых печах с нерасходуемым электродом. В качестве электрода используют вольфрам. Печи работают в атмосфере нейтрального газа (аргон). Расплавляемый металл (шихту) располагают в охлаждаемой изложнице под электродом. При включении дуги материал плавят, при выключении расплав кристаллизуется, образуя слиток металла (сплава). Операции переплава и кристаллизации проводят несколько раз. В качестве материала изложницы применяют медь (Б.В.Линчевский, "Техника металлургического эксперимента", Москва, "Металлургия", 1979 г., с.21). A known method of producing hydrogen-absorbing alloys of complex composition in arc furnaces with a non-consumable electrode. Tungsten is used as an electrode. The furnaces operate in a neutral gas atmosphere (argon). The molten metal (charge) is placed in a cooled mold under the electrode. When the arc is turned on, the material melts, when turned off, the melt crystallizes, forming an ingot of metal (alloy). Remelting and crystallization operations are carried out several times. Copper is used as the material of the mold (B.V. Linchevsky, "Technique of the metallurgical experiment", Moscow, "Metallurgy", 1979, p.21).

При плавке в печах такого типа получают металл однородного химического состава. При этом химическое взаимодействие между материалом изложницы и сплавом отсутствует. Поэтому с точки зрения постоянства чистоты сплавов дуговая плавка обладает преимуществом перед индукционной. When melted in furnaces of this type, a metal of uniform chemical composition is obtained. In this case, there is no chemical interaction between the material of the mold and the alloy. Therefore, from the point of view of constancy of purity of alloys, arc melting has an advantage over induction.

Недостатком традиционного способа является плохая воспроизводимость результатов по водородоемкости сплавов и реализация способа исключительно на малых загрузках исходной шихты. The disadvantage of the traditional method is the poor reproducibility of the results on the hydrogen intensity of the alloys and the implementation of the method exclusively at low loadings of the initial charge.

Техническим результатом заявленного способа получения водородопоглотительных сплавов сложного состава в дуговой печи с нерасходуемым электродом является повышение цикловой производительности за счет увеличения массы выплавляемых слитков и стабильное получение повышенной водородоемкости сплавов. The technical result of the claimed method for producing hydrogen-absorbing alloys of complex composition in an arc furnace with a non-consumable electrode is to increase the cyclic productivity by increasing the mass of smelted ingots and the stable production of increased hydrogen intensity of the alloys.

Это достигается тем, что в способе получения водородопоглотительных сплавов сложного состава, включающем многократное плавление исходных компонентов и кристаллизацию слитка в дуговых печах с охлаждаемой изложницей в атмосфере нейтрального газа, согласно изобретению не менее четырех переплавов проводят с последующей скоростью кристаллизации слитка менее 0,6 мм/сек, а заключительный переплав осуществляют с последующей скоростью кристаллизации более 0,6 мм/сек. This is achieved by the fact that in the method for producing hydrogen-absorbing alloys of complex composition, including multiple melting of the starting components and crystallization of the ingot in arc furnaces with a cooled mold in a neutral gas atmosphere, according to the invention, at least four remelts are carried out with a subsequent ingot crystallization rate of less than 0.6 mm / sec, and the final remelting is carried out with a subsequent crystallization rate of more than 0.6 mm / sec.

Сущность способа заключается в том, что заявленные режимы кристаллизации при прочих равных условиях (материл, конструкция изложницы и т.д.) на первых переплавах обеспечивают полное сплавление компонентов шихты и химическую однородность сплава, а на заключительном переплаве последующая скорость кристаллизации слитка приводит к получению оптимального фазового состава, необходимой микроструктуры и связанной с ней рабочей водородоемкости. The essence of the method lies in the fact that the claimed crystallization conditions, ceteris paribus (material, mold design, etc.) on the first remelts provide complete fusion of the charge components and chemical uniformity of the alloy, and at the final remelting the subsequent crystallization rate of the ingot leads to the optimal phase composition, the necessary microstructure and the associated working hydrogen intensity.

В настоящее время в литературе отсутствуют данные о влиянии условий кристаллизации слитка на его технические характеристики и, в частности, водородоемкость. Между тем, на стадии кристаллизации слитка формируется необходимая микроструктура и фазовый состав сплава, обеспечивающие его рабочую водородоемкость. Currently, there are no data in the literature on the influence of the crystallization conditions of the ingot on its technical characteristics and, in particular, on the hydrogen consumption. Meanwhile, at the stage of crystallization of the ingot, the necessary microstructure and phase composition of the alloy are formed, ensuring its working hydrogen intensity.

За основную характеристику процесса кристаллизации, которая определяет все остальные параметры процесса получения сплава и в то же время хорошо поддается технологическому контролю и математическому описанию, выбрана скорость кристаллизации слитка, выраженная в мм/сек. Отсутствие информации о подобных исследованиях сопровождается на практике нестабильными, плохо воспроизводимыми результатами или вовсе низкими значениями водородоемкости сплавов. For the main characteristic of the crystallization process, which determines all the other parameters of the alloy production process and at the same time lends itself well to technological control and mathematical description, the ingot crystallization rate, expressed in mm / s, is chosen. The lack of information on such studies is accompanied in practice by unstable, poorly reproducible results or completely low values of the hydrogen intensity of the alloys.

Обоснование параметров
Заявленные параметры способа получения водородопоглотительных сплавов сложного состава являются оптимальными, поскольку проведение плавки в условиях, при которых последующая скорость кристаллизации свыше 0,6 мм/сек на стадии 1-4 переплавов, будет сопровождаться непроплавами и приведет к химической неоднородности слитка. Таким образом, основная задача 1-4 переплавов - обеспечение химической однородности слитка по его объему.
Justification of the parameters
The claimed parameters of the method for producing hydrogen-absorbing alloys of complex composition are optimal, since melting under conditions at which a subsequent crystallization rate of more than 0.6 mm / s at the stage of 1-4 remelts will be accompanied by non-melts and lead to chemical inhomogeneity of the ingot. Thus, the main task of 1-4 remelts is to ensure the chemical uniformity of the ingot in its volume.

Кристаллизация слитка после пятого переплава со скоростью менее 0,6 мм/сек приводит к нарушению микроструктуры и фазового состава сплава, а следовательно, к снижению рабочей водородоемкости (см. таблицу). Основная задача этой стадии - получение максимально возможной рабочей водородоемкости сплава. Crystallization of the ingot after the fifth remelting at a rate of less than 0.6 mm / s leads to a violation of the microstructure and phase composition of the alloy, and consequently, to a decrease in the working hydrogen intensity (see table). The main objective of this stage is to obtain the maximum possible working hydrogen intensity of the alloy.

Необходимо отметить, что слиток, полученный по традиционной технологии с теми же параметрами процесса (материал и конструкция изложницы, параметры дуги и т.д.), имеет меньшую массу и рабочую водородоемкость. Это связано с тем, что неизменная скорость кристаллизации на стадии 1,5 переплавов создает необходимость уменьшить массу выплавляемого слитка, чтобы обеспечить одновременно и химическую однородность, и максимальную водородоемкость сплава. It should be noted that the ingot obtained by traditional technology with the same process parameters (material and mold design, arc parameters, etc.) has a lower mass and working hydrogen consumption. This is due to the fact that the constant crystallization rate at the stage of 1.5 remelts creates the need to reduce the mass of the smelted ingot in order to ensure both chemical uniformity and maximum hydrogen intensity of the alloy.

Применение данного способа плавки, как видно из таблицы, позволяет поднять цикловую производительность в 2,5 раза, то есть обеспечить возможность увеличить в 2,5 раза массу выплавляемого слитка при сохранении его качественных и количественных характеристик. Заявленное изобретение может с тем же техническим результатом быть применим ко всем известным составам сплавов поглотителей водорода. The use of this method of melting, as can be seen from the table, allows you to increase the cyclic productivity by 2.5 times, that is, provide the ability to increase 2.5 times the mass of the smelted ingot while maintaining its qualitative and quantitative characteristics. The claimed invention can with the same technical result be applicable to all known compositions of alloys of hydrogen absorbers.

Пример осуществления способа получения водородопоглотительных сплавов сложного состава
В медную водоохлаждаемую изложницу загружали шихту сплава Mm0,9La0,1Ni4Со. Массу мишметалла и лантана брали с 3%-ным избытком в расчете на угар. Для получения слитка массой 2 кг состав компонентов шихты следующий: мишметалл 600 г, лантан 66 г, никель 1082 г, кобальт 272 г. Далее, печь вакуумировали до давления остаточных газов 0,006 мм рт.ст. и заполняли очищенным аргоном. Первые 4 переплава проводили при условиях, обеспечивающих последующую скорость кристаллизации 0,44 мм/сек (см. таблицу). Средний ток плавки 350 А при U=60 В. После каждого переплава слиток переворачивали. После пятого переплава осуществляли кристаллизацию слитка со скоростью 0,76 мм/сек. После охлаждения сплава печь открывали и выгружали слиток. Рабочая водородоемкость полученного слитка в диапазоне давлений 35-5 ати составила 1,52% по массе.
An example implementation of a method of producing hydrogen-absorbing alloys of complex composition
A mixture of Mm 0.9 La 0.1 Ni 4 Co alloy was charged into a water-cooled copper mold. The mass of mishmetal and lanthanum was taken with a 3% excess calculated on the burn. To obtain an ingot weighing 2 kg, the composition of the charge components is as follows: mischmetal 600 g, lanthanum 66 g, nickel 1082 g, cobalt 272 g. Next, the furnace was evacuated to a residual gas pressure of 0.006 mm Hg. and filled with purified argon. The first 4 remelts were carried out under conditions providing a subsequent crystallization rate of 0.44 mm / s (see table). The average smelting current was 350 A at U = 60 V. After each remelting, the ingot was inverted. After the fifth remelting, the ingot was crystallized at a rate of 0.76 mm / s. After cooling the alloy, the furnace was opened and the ingot was unloaded. The working hydrogen consumption of the obtained ingot in the pressure range of 35-5 ati was 1.52% by weight.

Таким образом, заявленное изобретение позволяет на стандартном оборудовании повысить производительность процесса получения водородопоглотительных сплавов типа АВ5, на основе РЗМ в 2,5 раза и обеспечить получение сплавов с высокими техническими характеристиками, стабильными свойствами для использования в качестве компонентов тепловых насосов, аккумуляторов водорода, химических источников тока.Thus, the claimed invention allows to increase the productivity of the process for producing hydrogen-absorbing alloys of type AB 5 on the basis of rare-earth metals by 2.5 times on standard equipment and to ensure the production of alloys with high technical characteristics, stable properties for use as components of heat pumps, hydrogen batteries, chemical current sources.

Claims (1)

Способ получения водородопоглотительных сплавов сложного состава, включающий многократный переплав и кристаллизацию слитка в дуговых печах с охлаждаемой изложницей в атмосфере нейтрального газа, отличающийся тем, что не менее четырех переплавов проводят с последующей скоростью кристаллизации слитка менее 0,6 мм/с, а заключительный переплав осуществляют с последующей скоростью кристаллизации слитка более 0,6 мм/с.A method of producing hydrogen-absorbing alloys of complex composition, including multiple remelting and crystallization of the ingot in arc furnaces with a cooled mold in a neutral gas atmosphere, characterized in that at least four remelts are carried out with a subsequent ingot crystallization rate of less than 0.6 mm / s, and the final remelting is carried out followed by an ingot crystallization rate of more than 0.6 mm / s.
RU2002113856A 2002-05-27 2002-05-27 Method of preparing hydrogen-absorbing compound-composition alloys RU2219274C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002113856A RU2219274C1 (en) 2002-05-27 2002-05-27 Method of preparing hydrogen-absorbing compound-composition alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002113856A RU2219274C1 (en) 2002-05-27 2002-05-27 Method of preparing hydrogen-absorbing compound-composition alloys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002113856A RU2002113856A (en) 2003-12-10
RU2219274C1 true RU2219274C1 (en) 2003-12-20

Family

ID=32066520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002113856A RU2219274C1 (en) 2002-05-27 2002-05-27 Method of preparing hydrogen-absorbing compound-composition alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2219274C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446006C2 (en) * 2006-12-12 2012-03-27 Коммиссариат А Л' Энержи Атомик Mineral composition for trapping hydrogen, method of preparing said composition and use of mineral composition
RU2529339C2 (en) * 2013-03-26 2014-09-27 Александр Иванович Голодяев Method to produce melt with damaged structure for hydrogen accumulators

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2300221A (en) * 1939-04-14 1942-10-27 High Duty Alloys Ltd Extrusion of metal articles
SU382724A1 (en) * 1971-11-22 1973-05-25
RU2082789C1 (en) * 1995-01-13 1997-06-27 Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение Method of producing ingots

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2300221A (en) * 1939-04-14 1942-10-27 High Duty Alloys Ltd Extrusion of metal articles
SU382724A1 (en) * 1971-11-22 1973-05-25
RU2082789C1 (en) * 1995-01-13 1997-06-27 Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение Method of producing ingots

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КУРДЮМОВ А.В. и др. Производство отливок из сплавов цветных. металлов. - М.: Металлургия, 1986, с.403. *
ЛИНЧЕВСКИЙ Б.В. Техника металлургического эксперимента. - М.: Металлургия, 1979, с.21. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446006C2 (en) * 2006-12-12 2012-03-27 Коммиссариат А Л' Энержи Атомик Mineral composition for trapping hydrogen, method of preparing said composition and use of mineral composition
RU2529339C2 (en) * 2013-03-26 2014-09-27 Александр Иванович Голодяев Method to produce melt with damaged structure for hydrogen accumulators

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0835029A (en) High strength and high ductility cast aluminum alloy and method for producing the same
CN1156596C (en) Multicomponent magnesium-base amorphous alloy containing zinc element
Li et al. Preparation of TiFe based alloys melted by CaO crucible and its hydrogen storage properties
US5196048A (en) Process for preparing a vanadium-nickel-chromium master alloy
RU2219274C1 (en) Method of preparing hydrogen-absorbing compound-composition alloys
CN101994048A (en) Method for preparing multi-component niobium alloy ingot
JP4601755B2 (en) Method for producing hydrogen storage alloy
CN101914687B (en) Electro-slag re-melting method for steel for aluminum-controlled seamless steel pipes
JP2003239051A (en) High strength Zr-based metallic glass
CN100368575C (en) A Class of Magnesium Alloys Castable to Form Centimeter-Scale Amorphous Bulk Materials
CN101538660B (en) Method for preparing low-residue single RE-Mg-Ni system hydrogen storage alloy by taking Al12Mg17 as magnesium source
US5364587A (en) Nickel alloy for hydrogen battery electrodes
US3193661A (en) Welding rod and electrode
RU2630157C2 (en) Method to produce electrodes of alloys based on titanium aluminide
CN113481393A (en) Vanadium-chromium-titanium alloy and preparation method thereof
IT201800004541A1 (en) Process for the production of a superalloy and superalloy obtained with the process
CN116287826B (en) A kind of production method of aluminum tungsten alloy
RU2302475C2 (en) Method of production of ingots on base of refractory metals by vacuum autocrucible arc melting
RU2734214C1 (en) Method of producing homogeneous alloy tinita
RU2083711C1 (en) Method of production of alloys-accumulators of hydrogen based on chemically active transition metals
JPH0215618B2 (en)
CN114717432B (en) Zinc-holmium alloy, method for producing same and use of container
CN114657421B (en) Ce-Zn alloy, production method thereof and application of smelting vessel
RU2734220C1 (en) Method of ligature production in vacuum arc furnace with non-consumable electrode
RU2156822C1 (en) Process of production of high-quality copper by vacuum arc melting

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20100504

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180528