Заготовка для диспергирования материала эксракцией висящей капли расплава

 

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 микро- и микроликваций и уменьшения размеров зерна за счет высоких скоростей охлаждения. Сущность изобретения заключается в том, что при получении волокна и игольчатого или чешуйчатого порошка методом экстракции висящей капли расплава заготовка выполнена в форме полого стержня при отношении внутреннего диаметра к наружному d/D=0,1-0,9. Предлагаемое изобретение позволяет повысить производительность процесса. 1 табл., 1 ил.

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.

Известна заготовка для получения быстро затвердевших частиц и волокон методом экстракции расплава, рассмотренная в способе получения волокон [1] Заготовка в виде куска металла загружается в тигель и плавится в нем. Заготовку из-за ее произвольной формы невозможно использовать для получения волокон методом экстракции висящей капли расплава.

Наиболее близким к заявляемой по технической сущности и достигаемому эффекту является заготовка для диспергирования материала экстракцией расплава в виде прутка, свободный конец которого плавится с последующим диспергированием волокон и порошкообразных частиц из расплава установленным под этими прутками диском-кристаллизатором [2] Эта заготовка имеет следующий недостаток.

При контакте капли с вращающимся кристаллизатором возникают силы, стремящиеся оторвать каплю от прутка. Для некоторых сплавов, обладающих низким поверхностным натяжением, при плавлении материала на в месте контакта капли с прутком образуется шейка и площадь контакта капли с твердым материалом уменьшения. Поэтому для сохранения стабильности положения капли приходится уменьшать скорость вращения диска, что приводит к снижению производительности процесса.

Задачей данного изобретения является повышение производительности процесса.

Решение указанной задачи достигается тем, что пруток выполнен в форме полого стержня, при отношении внутреннего диаметра к наружному d/D=0,1-0,9.

При плавлении заготовки в виде полого стержня за счет добавления контактной поверхности расплава с твердой заготовкой внутри полого стержня увеличивается периметр области контакта капли с заготовкой и повышается ее устойчивость при касании с вращающимся диском. Это позволяет увеличить скорость вращения диска и производительность процесса. При этом важным является соотношение между внутренним и внешним диаметром заготовки. При отношении d/D<0,1 влияние новой поверхности незначительно и не позволяет существенно повысить производительность процесса. При отношении d/D>0,9 толщина стенок заготовки настолько уменьшается, что при нагреве заготовки происходит ее коробление, что делает невозможным осуществление процесса экстракции.

Пример 1.

Получение волокон титана и его сплава ВТ6.

Полый стержень из титанового сплава диаметром 14 мм и толщиной стенки 2,5 мм (d/D=0,64) зажимается в технологическом манипуляторе и подводится к рабочим кромкам вращающегося со скоростью 1700 об/мин медного диска-кристаллизатора (см. чертеж). Получены волокна толщиной 40-50 мкм.

Пример 2.

Получение волокон нержавеющей стали Х18Н10Т.

Полый стержень диаметром 11 мм и толщиной стенки 1,5 мм (d/D=0,73) зажимается в технологическом манипуляторе и подводится к рабочим кромкам вращающегося со скоростью 3000 об/мин медного диска-кристаллизатора. Получены волокна толщиной 30-40 мкм.

Сравнительные данные по производительности установок использующих заготовку прототип и предлагаемую заготовку приведены в таблице. Из таблицы видно, что стержень с диаметром внутреннего отверстия менее 0,1 наружного не позволяет существенно повысить производительность процесса. При соотношении d/D больше 0,9 заготовка начинает коробиться при нагреве до высоких температур, что делает невозможным проведение процесса экстракции. Использование заготовки в виде полого стержня с предлагаемым соотношением внутреннего и наружного диаметра приводит к значительному повышению производительности процесса.

Формула изобретения

Заготовка для диспергирования материала экстракцией висящей капли расплава, выполненная в виде прутка, отличающаяся тем, что пруток имеет форму полого стержня при отношении внутреннего диаметра к наружному d/D 0,1 0,9.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2