11.03.2019
219.016.d637

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АМОРФНОЙ ЛЕНТЫ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ МЕТОДОМ СПИННИНГОВАНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002277995
Дата охранного документа
20.06.2006
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к металлургии, в частности к производству аморфных лент при сверхбыстрой закалке жидких сплавов. Способ получения аморфной ленты из металлических сплавов включает плавление сплава в тигле и слив его на поверхность охлаждающего диска. Через струю расплава и охлаждающий диск пропускается постоянный электрический ток. Плотность и полярность тока выбираются из условия обеспечения максимального охлаждающего эффекта Пельтье. Техническим результатом является увеличение толщины аморфного слоя ленты. 1 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве аморфной ленты при сверхбыстрой закалке жидких сплавов.

Известен способ спиннингования [1], при котором расплавленный в высокочастотном индукторе металл выливается из резервуара через прорезь сопла на поверхность охлаждающей транспортерной ленты, движущейся на двух роликах. Применение транспортера в этом способе приводит (в сравнении со спиннингованием на диске) к увеличению протяженности контакта затвердевающего металла с охлаждающей подложкой, в результате чего достигается увеличение толщины получаемых аморфных лент.

Наиболее близким аналогом заявляемого способа является известный способ получения аморфной ленты на закалочном диске [2], в котором дальнейшее увеличение толщины ленты достигается путем удержания ее на поверхности диска с помощью специальных прижимных приспособлений, увеличивающих длительность и протяженность контакта затвердевающего металла с диском: бесконечного движущегося ремня из сплава меди с бериллием или газовых струй, прижимающих ленту к диску. Этими приспособлениями осуществляется также охлаждение наружных (не прилегающих к диску) слоев ленты.

Однако этим способом можно получать аморфные ленты толщиной не более 0,1 мм. Это объясняется тем, что серхбыстрое охлаждение (со скоростью, большей 106 К/с), приводящее к получению аморфной структуры, происходит только со стороны ленты, прилегающей к диску. При этом с увеличением слоя металла при его затвердевании скорость охлаждения снижается из-за повышения теплового сопротивления и уменьшения плотности теплового потока от расплава к диску. По достижении некоторой толщины слоя (не более 0,1 мм) скорость охлаждения снижается настолько, что металл начинает кристаллизоваться. Охлаждающее действие названных ранее в [2] приспособлений не увеличивает толщину аморфного слоя, т.к. в контакт с ними металл попадает уже затвердевшим.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи дальнейшего значительною увеличения толщины аморфных лент из металлических сплавов. Для решения этой задачи в известном способе [2], включающем плавление сплава в тигле и слив его на поверхность вращающегося охлаждающего диска, через струю жидкого металла и охлаждающий диск пропускают постоянный электрический ток оптимальной плотности и полярности, который, проходя через фронт затвердевания на границе твердой и жидкой фаз, вызывает охлаждающий термоэлектрический эффект Пельтье. В результате скорость охлаждения этого тонкого пограничного слоя превышает минимальную (критическую) величину, необходимую для образования аморфной структуры, и остается такой в течение всей длительности протекания тока. Воздействие тока приводит к значительному увеличению толщины слоя ленты с аморфной структурой со стороны диска практически по всей технологически достижимой толщине ленты.

К отводу теплоты затвердевания путем теплопроводности через слой застывшего на диске металла при пропускании тока добавляется отвод теплоты потоком электронов непосредственно с фронта затвердевания. При этом, как показали расчеты [3], отток теплоты Пельтье от границы раздела между твердой и жидкой фазами превышает приток к ней джоулевой теплоты вплоть до плотности тока в несколько сотен А/см2. Поэтому пропускание тока с такой плотностью определяет весь ход затвердевания и получаемую структуру затвердевающего металла по всей поверхности фронта раздела между твердой и жидкой фазами, пересекаемой током.

Для сплавов на основе различных металлов оптимальные величины плотности тока и его направление (полярность), т.е. обеспечивающие максимальный охлаждающий эффект Пельтье, различны. Они зависят от термоэлектродвижущей силы между твердой и жидкой фазами, их электросопротивления и могут быть рассчитаны по этим параметрам для любого сплава по методике [3]. Наши расчеты по этой методике для сплавов железа дали оптимальную плотность тока 390 А/см2 и направление его протекания от твердой фазы к жидкой (прямая полярность). Вид полярности для металлических сплавов зависит от элемента основы сплава, За исключением благородных металлов и никеля, она прямая.

На чертеже приведена схема устройства, реализующего предлагаемый способ. В схеме приняты следующие обозначения: 1 - тигель, 2 - высокочастотный индуктор, 3 - металлический расплав, 4 - охлаждающий диск. 5 - электрод, 6 - аморфная лента, 7 - контактная щетка, 8 - источник тока.

Металлический сплав помещают в тигель 1, имеющий в нижней части отверстие для стока расплава, и плавят с помощью высокочастотного индуктора 2. Расплавленный металл 3 выталкивают инертным газом под высоким давлением на внешнюю поверхность вращающегося диска - холодильника 4. На пути струи помещают электрод 5, с которым расплав контактирует в течение всего времени отливки ленты 6. Одновременно с попаданием струи расплава 3 на диск 4 к цепи струя расплава - диск 4 подводят постоянный электрический ток от генератора 8 через электрод 5 и контактную щетку 7. Направление и плотность тока определяют для каждого конкретного сплава, используя методику [3].

Предлагаемый способ испытывали на сплаве железа эвтектического состава Fe 83 В 17 (ат.%), из которого были получены ленты толщиной 60 и 1000 мкм. Для сравнения были изготовлены такие же ленты из этого сплава по известному традиционному способу спиннингования без пропускания тока.

Силу тока I, проходящего через фронт затвердевания, рассчитывали по формуле

где j=390 A/см2 - оптимальная плотность тока, b=0,43 см - ширина ленты, L=0,45 см - длина ванночки металла на диске.

Структуру отлитых лент контролировали двумя методами: рентгено-стрктурным и методом мессбауэровской спектроскопии резонансных электронов конверсии и характеристического рентгеновского излучения. Глубина выхода конверсионных электронов с энергией 6,8-9,1 кэВ составляла 0,15 мкм, толщина слоя вещества, проходимого без поглощения характеристическим рентгеновским излучением с энергией 6,46 кэВ, была 15-20 мкм. Для выявления структуры сплава по всей толщине ленты проводили ее послойный анализ с постепенным удалением слоев с внешней поверхности с помощью ионного травления. Рентгеноструктурный анализ выполняли на дифрактометре Дрон-2 на Cu Кα-излучении. Подтверждением аморфной структуры являлось наличие диффузного гало в области углов 30-50°, характерного для аморфного состояния. Мессбауэровскую спектроскопию выполняли на пропорциональном детекторе конверсионных электронов и рентгеновского излучения при резонансном поглощении τ - квантов с энергией 14,4 кэВ ядрами 57 Fe. Регистрацию конверсионных электронов проводили при прокачке через детектор газовой смеси Не+5% СН4; регистрацию характеристического рентгеновскою излучения - при прокачке смеси Ar+10% СН4. Наличие аморфной структуры определяли по типичному для аморфных ферромагнетиков шестилинейчатому спектру со значительно уширенными мессбауэровскими линиями (размытой сверхтонкой магнитной структуре).

Результаты испытаний сведены в таблицу.

Таблица
ПримерТолщина ленты мкмУсловия испытанияТолщина аморфного слоя
абсолютная мкмотносительная %
160Без тока3050
260С током5083
31000Без тока303
41000С током97097

Из таблицы видно, что предлагаемый способ дает значительное увеличение толщины аморфного слоя ленты (на 20-940 мкм для лент различной толщины). Одновременно доля аморфного слоя возрастает с 50 до 97%. Однако тонкий наружный слой (10-30 мкм) из-за специфики процесса остается кристаллическим (фазовый состав его: α-Fe, Fe3B, Fe2В) из-за малых скоростей охлаждения за счет теплоотдачи в окружающую газовую среду.

Предлагаемый способ производства лент большой толщины существенно расширяет номенклатуру сплавов, способных к объемной аморфизации, и изделий из них для измерительной и специальной бытовой техники, как непосредственно в аморфном состоянии, так и особенно после их обработки на наноструктурное состояние с особенно высоким комплексом физико-механических свойств.

Литература

1. Патент США №4221257, кл. 164-87, 1980.

2. Патент США №3862658, кл. 164-87, 1975.

3. Шоршоров М.Х., Манохин А.И. Теория неравновесной кристаллизации плоского слитка. - М.: Наука, 1992, 112 с.

Способполученияаморфнойлентыизметаллическихсплавовметодомспиннингования,включающийплавлениесплававтиглеисливегонаповерхностьвращающегосяохлаждающегодиска,отличающийсятем,чточерезструюрасплаваиохлаждающийдискпропускаютпостоянныйэлектрическийтоксплотностьюиполярностью,обеспечивающимимаксимальныйохлаждающийэффектПельтье.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-7 из 7.
01.03.2019
№219.016.ca22

Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая свариваемая сталь

Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая свариваемая сталь может быть использована в машиностроении, приборостроении, специальном судостроении и буровой технике. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: углерод 0,04-0,90, кремний 0,10-0,60, марганец 5,0-12,0, хром 19-21,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02205889
Дата охранного документа: 10.06.2003
29.03.2019
№219.016.f1b6

Плазменная установка для получения нанодисперсных порошков

Изобретение относится к области получения наноразмерных порошков (НП) элементов, неорганических соединений и композиций, в частности к плазменному оборудованию для производства НП различного назначения. Реактор имеет определенные соотношения геометрических размеров, связывающие выходной диаметр...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002311225
Дата охранного документа: 27.11.2007
29.03.2019
№219.016.f8b9

Высокопрочная коррозионно- и износостойкая аустенитная сталь

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано в судостроении, машиностроении, пищевой промышленности и медицине. Предложена высокопрочная коррозионно-стойкая и износостойкая аустенитная сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,01-0,04; хром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02158319
Дата охранного документа: 27.10.2000
10.04.2019
№219.017.04df

Способ кинетического низкотемпературного отпуска

Изобретение относится к термической обработке металлов и может быть использовано при производстве листового термически улучшенного высокопрочного проката из углеродистых и легированных сталей. Для повышения твердости, прочности, вязкости и пластических свойств закаленный на мартенсит лист...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002304624
Дата охранного документа: 20.08.2007
29.04.2019
№219.017.42af

Способ получения металлов

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электролитическому получению металлов из их сульфидов. Электролиз ведут с использованием раствора электролита и положительного электрода, содержащего сульфид получаемого металла, порошок вещества, являющегося акцептором атомов серы, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002307202
Дата охранного документа: 27.09.2007
19.06.2019
№219.017.882f

Прутки из алюмоматричного композиционного материала для наплавки износостойких покрытий

Изобретение может быть использовано для дуговой и плазменной наплавки износостойких слоев на детали машин, работающих в условиях воздействия абразивного изнашивания, ударных нагрузок, эрозии при повышенных температурах. Прутки состоят из литых композиционных материалов на основе высокопрочных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002361710
Дата охранного документа: 20.07.2009
10.07.2019
№219.017.acd8

Способ рафинирования алюминиевых сплавов

Способ рафинирования алюминиевых сплавов включает обработку расплава флюсом, содержащим хлориды, фториды и огнеупорные наполнители в виде дисперсных частиц тугоплавких оксидов алюминия и кремния, при этом флюс замешивают в сплав, находящийся в твердожидком состоянии, а затем нагревают его до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002318029
Дата охранного документа: 27.02.2008
Показаны записи 1-3 из 3.
20.02.2019
№219.016.c080

Способ термической обработки магнитотвердых сплавов на основе железа

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в автоприборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине и т.д. Для повышения магнитных свойств обрабатываемых постоянных магнитов на 3-5% и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002305710
Дата охранного документа: 10.09.2007
29.04.2019
№219.017.42af

Способ получения металлов

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электролитическому получению металлов из их сульфидов. Электролиз ведут с использованием раствора электролита и положительного электрода, содержащего сульфид получаемого металла, порошок вещества, являющегося акцептором атомов серы, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002307202
Дата охранного документа: 27.09.2007
29.05.2019
№219.017.65ed

Композиционный материал на основе системы fe-cr-co

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению функциональных композиционных материалов для использования в автоматике и приборостроении в качестве высокочувствительных сенсоров (датчиков) различного назначения. Материал из магнитотвердого сплава на основе системы Fe-Cr-Co имеет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002317893
Дата охранного документа: 27.02.2008

Похожие РИД в системе