Способ легирования металлов и сплавов

Изобретение относится к области легирования металлов и сплавов и предназначено для создания изделий из металла с заранее созданными свойствами.

Известно, что электроискровая обработка металлов имеет многочисленный перечень патентов (около 1000 патентов) на электроискровую обработку твердых металлов. Однако эти патенты предназначены для нанесения твердых поверхностных покрытий на металлы и прямого отношения к легированию не имеют хотя бы потому, что разряды осуществляют не над расплавом, а над твердым материалом.

Известна также научная работа [1], подтверждающая факт места попадания микракапель из жидкости легирующего материала от электроискровых разрядов и расположения их в виде спиральных вихревых структур.

Известен патент [2] по легированию металлов и сплавов, при котором расплавленный металл продувают инертным газом и введением в него легирующих добавок. Однако такой способ не обеспечивает равномерного распределения легирующих элементов в расплав металла.

Известен патент [3] на способ легирования металлов и сплавов, при котором одновременно распыляют металл и легирующие элементы. Такой способ более эффективен, чем продувка расплавленного металла инертным газом, содержащим легирующие добавки. Однако и такой способ не вносит равномерную информацию о легирующих добавках в расплавленный металл и требует огромных энергетических затрат на распыл всех компонентов.

В качестве прототипа выбран патент [4] на способ легирования, включающий введение в расплав легирующих компонентов в составе порошковой смеси путем продувки смеси транспортирующего газа. Однако и этот способ не обеспечивает равномерного распределения информации о легирующих добавках и требует большого расхода легирующего материала.

Особенность такого способа легирования металлов и сплавов осуществляется путем равномерного распределения легирующих элементов в расплаве.

К особенностям вновь предложенного способа можно отнести то, что над расплавом легируемого материала устанавливают высоковольтный электрод-стержень, выполненный из легирующего материала, стержень выполняют с острым концом, обращенным к легирующему расплаву, а между легирующим расплавом и стержнем осуществляют электроискровые разряды, причем места попадания микракапель из жидкости легирующего материала от электроискровых разрядов располагают в виде спиральных вихревых структур.

На рис. 1 схематично изображена установка, работающая по предлагаемому способу. Она предусматривает расположение над расплавом легируемого материала 1 высоковольтного электрода-стержня 2, выполненного из легирующего материала, стержень выполняют с острым концом, обращенным к легирующему расплаву 1, а между легирующим расплавом и стержнем осуществляют электроискровые разряды 3, причем места попадания микракапель из жидкости легирующего материала от электроискровых разрядов располагают на поверхности легируемого материала 1 в виде спиральных вихревых структур 4. Для осуществления разрядов электрод-стержень подключают к одному полюсу высоковольтного источника 5, а в качестве противоэлектрода выбирают легирующий расплав 1.

Достоинством такого способ является то, что легированные добавки поступают в легирующий расплав не в виде твердых частиц, а в виде ионизированных жидких капель мельчайшего размера и что электроискровые разряды располагают на легируемом материале в виде спиральных вихревых структур.

Последний эффект проявляется при обработке всех твердых и жидких металлов и при любом типе высоковольтного энергетического оборудования [1].

Источники информации

1. Шкилев В.Д и др. О проявлении самоорганизации в плазме искрового разряда. Вестник Российской академии естественных наук, 2012, том 12, №1, с. 31-35.

2. Патент РФ №2082765 Способ легирования металлов и сплавов.

3. Патент РФ №2276206 Способ легирования металлов и сплавов.

4. Патент РФ №2534183 Способ легирования металлов и сплавов.