Способ диспергирования материала экстракцией расплава

 

Использование: изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к получению волокна и игольчатого или чешуйчатого порошка затвердеванием расплава на вращающемся кристаллизаторе и может быть использовано для получения металлов и сплавов в микрокристаллическом и аморфном состоянии с метастабильной структурой и пересыщенной концентрацией легирующих элементов, для уменьшения макро- и микроликваций и уменьшения размеров зерна за счет высоких скоростей охлаждения. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе диспергирования производят дополнительный подогрев нерасплавленной зоны прутка. Изобретение позволяет повысить производительность процесса. 1 табл.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно, к получению волокна и игольчатого или чешуйчатого порошка затвердеванием расплава на вращающемся кристаллизаторе и может быть использовано для получения металлов и сплавов в микрокристаллическом и аморфном состоянии с метастабильной структурой и перенасыщенной концентрацией легирующих элементов, для уменьшения макро- и микроликваций и уменьшения размеров зерна за счет высоких скоростей охлаждения.

Известен способ, реализованный устройством для получения быстрозатвердевших частиц и волокон методом экстракции расплава (1). Способ заключается в плавлении металла в тигле и в последующем извлечении волокон из расплава вращающимся диском-кристаллизатором. Недостатком метода является взаимодействие тигля с расплавом, что не позволяет получать тугоплавкие и химически активные материалы.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ, реализованный устройством для диспергирования волокон и порошкообразных частиц из расплава химически активных металлов [2). Способ заключается в плавлении свободного конца расходуемых прутков и последующим диспергированием волокон и порошкообразных частиц из расплава установленным под этими прутками диском-кристаллизатором. Этот способ имеет ряд недостатков.

При плавлении материала электронным лучом,лазерным излучением или другим видом концентрированного потока энергии возникают значительные термические напряжения на границе зоны разогрева, которые для ряда материалов приводят к разрушению стержня из диспергируемого материала. Эта тенденция особенно характерна для керамических материалов и возрастает с увеличением диаметра прутка.

Рассмотренные источники нагрева носят направленный характер и для проплавления всего объема материала 1 и образования устойчивой капли расплава стержень приходится вращать вокруг продольной оси. Вращение стержня вызывает биение расплава относительно рабочих кромок диска,приводит к прерыванию контакта и снижению производительности.

Задачей данного изобретения является повышение производительности процесса.

Решение указанной задачи достигается тем, что в процессе диспергирования производят дополнительный подогрев нерасплавленной зоны прутка.

Для подогрева распыляемого материала до температур близких к температурам плавления целесообразно использовать: для металлических материалов индукционный нагрев; для бескислородных керамик нагрев излучением от резистивного кольцевого нагревателя; для оксидных керамик нагрев пламенем кислородно-водородной горелки, а плавление конца стержня осуществлять с помощью ЭЛУ, лазерного или другого типа излучения.

Пример 1. Получение волокон из оксида алюминия. Образец из спеченного корунда размером 10·10·120 мм зажимается в патроне технологического манипулятора и подводится к вращающемуся со скоростью 300 об/мин медному диску-кристаллизатору. Подогрев штабика осуществляется кислородно-водородной горелкой. Плавление свободного торца осуществляется лазерным излучением мощностью 500 Вт. Получены волокна толщиной 40 80 мкм.

Пример 2. Получение волокон титана и его сплавов. Пруток титана диаметром 14 и длиной 70 мм зажимается в патроне технологического манипулятора и подводится к вращающемуся со скоростью 1700 об/мин медному диску - кристаллизатору. Подогрев прутка осуществляется индуктором. Плавление свободного торца осуществляется лазерным излучением мощностью 1500 Вт. Получены волокна толщиной 30 40 мкм.

Сравнительные данные по производительности установок приведены в таблице: Предварительный нагрев прутка позволяет отказаться от вращения образца вокруг своей оси и повышает стабильность контакта капли расплава с вращающимся диском, т.к. устраняет радиальное биение прутка относительно рабочих кромок диска-кристаллизатора и тем самым повышает производительность процесса и стабильность геометрических размеров, получаемых волокон.

Формула изобретения

Способ диспергирования материала экстракцией расплава тугоплавких и химически активных металлов, включающий плавление конца вертикально расположенного стержня материала с образованием висящей капли расплава и экстракцию расплава, отличающийся тем, что в процессе диспергирования производят дополнительный подогрев нерасплавленной зоны прутка.

РИСУНКИ

Рисунок 1