Способ получения двухслойных труб
сбтОЗ сОВВтских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСИУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
> (ю1 SÖ (n) 725 2 А1 (51) B22 F 5 63 В И РЯОЯ, виг ог вив з к (21) 2511747/02 (22) 2908.77 (46) 15.1193 Бнж М 41-42 (71} ОтделВтие Института химической физики АН
СССР
2 (l2) Мержанов АГ„Качин АР; Юхвид 8.И.; Боровинская И.П.Яивнякова ГА (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХСПОЙЙЫК
ЕРУБ (Я) 725326
Изобретение относится к областй"ме fannyргйи",машийостроения, огнеупорной и химической промышленности и может быть использоаай, например, при йэгбГбмении коррозионностойких труб......„, 5
Известен способ изготовления трубчатых иэделий, включающий центробежное формование порошкообраэного материала во вращающейся форме .
Недостатком данного способа является невозможность получать двухслойнйе трубы с внутренним слоем "из тугойлаакйх окис лов, низкая коррозионная стойкость труб, особеййо-при высокой темйарзтуре; слож-ность сйособэ. 15
Наиболее близким к данному изобрете-. нию по технической сущйоСти и достигаемому результату является способ получения тугоплэаких материалов заключающийся в том,-что в качестве исходных материалов используют смесь окислов металлов И-Vf групп периодической системы с восстановителем,"смесь воспламеняют, давление аргона или азота составляет 1-100 ат, причем осевое аращение производят при центро- 25 бежном ускорении 100-1500 д. Данный способ-позволяет получать литые изделия цилиндрической формы, Однако данный способ "йе- позволяет получать двухслойные трубы с внутренним 30 слоем из тугоплавких окислов A)zOa, ZrOz.
MgG, TlOz,,SlOz.
Целью изобретения является повыше ниГхимичебкой стойкости k агрессивным средам при температурах 1500-2500ОС и уп- 35 рощение технологии, Для достижения поставленной цели предложен способ получения двухслойных труб, отличающийся тем, что форму со " - смесью вращают вокруг ее оси со скоростью 40
130-2000 об/мий; прйчем с цежю повцшения прочности сцепления слоев, воспламенение производят при вращении формы со скоростью 1500-2000 об/мин;- а затем ско. рость вращения плавно уменьшают к началу 45 кристаллизации до 650-130 об/мин, При этом, с целью увеличения толщйнйслоев, в сйесь" вводят порошок кон@ййого-продукта в количестве 5-257 от seta смеси. а воспламенение производят при вращении формы 50 со скоростью 1500-2000 об/мин, кроме того, с целью получения внешнего слоя из тугойлаакогб соединения, в смесь вводят иеметалл или его окисел, выбранный иэ группы: углерод, бор. кремний, борный ан- 55 гидрид, двуокись кремния, Восйламенениа производится путем нагрева небольшого участка поверхности смеси, например разогретой вольфрамовой
Спиралью; после чего горение самопроизвольно распространяется по всему объему смеси. 8о избежание выбросов реакционной массы, синтез ведут при избыточном давлении газообразной среды 1 — 100 ат.
Верхний предел ограничен способно-, стью центрифуги и герметизации. Реакция восстановления указанных выше окислов протекает с большим выделением тепла, при этом-достигается высокая температура (2500-4500 С), поэтому образующиеся продукты — металл и окисел металла находятся в расплавленном состоянии, Разделение их вследствие разницы а удельных весах и формование в виде двухслойной трубы происходит под действием центробежных сил.
Скорость вращения центрифуги ограничена снизу — способностью к центробежному формоааиию двухслойной трубы; сверху —. механической прочностью центрифуги, Конечным продуктом являются двухслойные трубы с наружным слоем из тугоплавкого металла — W, Cr, Мо, V и внутреиним..состоящим из окислов металлов. таких как А!гОз, Ег02, Mg0, TIOz. Добавление к исходным компонентам неметэлла, например, бора, углерода, азота, кремния или окисла названных неметаллоа, приводит к образованию тугоплавких неорганических материалов, таких кзк карбиды. бориды, иитриды, силициды переходных металлов.
Тзкие трубы являются наиболее стойкими а условиях агрессивных сред до температур
0,8 температуры плавления наименее тугоплавкого слдя. .Увеличение толщины внешнего или внутренне о слоя можно регулировать путем добзвления в исходную смесь соответствующего продукта или путем изменения плотности реакционной смеси, Так добавление к исходной смеси окисла металла — восстановителя приводит к увеличению . толщины внутреннего слоя трубы, Добавление к исходной смеси металлических компонентов, таких кзк никель, кобальт, железо, молибден или их окислов, позволяет получить трубы с внешним слоем иэ твердых сплавов на основе тугоплавких соедииений и варьировать при необходимости различные физико-механические свойства как прочность, микротвердость.
Прочность сцепления внешнего и внутреннего слоев трубы регулируется режимом вращения центробежной установки, Наибольшая прочность достигается. когда высокотемпературное реагирование исходных компонентов приводит при плавном уменьшении скорости вращения от 1500-2000 об!мин до 130-650 об/мии. При таком режиме вращения вблизи границы раздела слоев образуется область взаимного про725326
5 6 никновения тугоплавкого соедийения и дйлось при 1500 об/мин. Синтез и последуокислэ, что приводит к очень прочному ; .ющее разделение твердого сплава и окиси сцеплению. : . ..алюминия проводили при плавном уменьПример 1, Получение двухслойных" шении скорости вращения до величины 130 труб из Ма С и А!20з. Смесь порошков 288 г б об/мин.
МоОз, 108 г Al и 12 г С перемешивалась в " -: Конечйый продукт — двухслойная труба шаровой мельнице в течение 30 мин, засы-. с внешним слоем из""твердого сплава и палась в тугоплавкую форму с теплоизоля :, .;:-"внешним слоем из окйси алюмйнйя. цией.из асбеста. имеющую вид цилиндра и: . Пример 3, Получение двухслойной уплотнялась, форма со смесью помеща- 10 трубйиз, борида кобальта и окиси бора; лась в центробежную машину, в камере,: Смесь 450 г Со0, 77 r В перемешива цейтробежной машины создавалось давлв.-::.:. лэсь в шаровой мельнице в течение 30 мин, ние аргона, Р = 100 ат она приводилась во затей смесь засыпалась в тугоплавкую цивращение вокруг оси симметрии формы,: лййдрическую форму с теплоизоляЦией из " (осевое вращение), скорость вращения до- 15 асбеста. Далее — аналогично примеру 1. водилась до 2000 об/мин, реакционная Конечный продукт- двухслойная труба смесь воспламенялась раскаленной вольф= с внешним слоей из борида кобальта и рамовой спиралью. Инициирование зкзо-, . внутренним слоем из В Оз, термической реакции восстановления : Ввиду того, что окись бора легко раствоможно проводить любым тепловым импуль- 20 ряется в горячей воде, при выдержке трубы сом..- - s кипящей воде слой окиси бора удаляется.
Синтез карбида молибдена и окиси алю-: . Бор в качестве восстановителя всегда миния протекал врежимегорения. Вследст- удобно использовать, когда имеется необвие сильного тепловыделения в процессе ходимость получать однослойную тугоплэввысокотемпературного взаимодействия ис- 26 кую коррозионностойкую трубку, ходных компонентов, температура образо-. :: Остальные примеры осуществления вэвшихся койечных продуктов повыаала способа прйведены а таблице. температуру их плавления и. они расплавля- Предложенный способ позволяет поллись за счет разницы в удельных весах кар- . учить двухслойные трубы с внутренним слобида молибдена и окиси алюминия имело ЗО емизтугоплавкихокисловА!20з,ЕгОр, IV!90, место разделение продуктов в жидкой фазе Т!0, SIOz и внешним слоем из тугоплавких и их затвердевание при атом. Скорость вра- металлов, таких как W, Cr, Mo, V тугоплавких щения центробежной установки сохраня-- неорганических соедийений металлов IVлась постоянной. Конечный продукт — И!! групп перйодической таблицы, а также двухслойнаятруба свнешнимслоемизкар- 35 твердых сплавов на их основе, стойких к бида молибдена и внутренним — из окиси химически агрессивййм средам (кислоты, алюминия..: . щелочи, кислород и др.) при температуре
Пример 2, Получение двухслоййой 1600-2500ОС. трубы из карбида вольфрама+ кобальтовая Способ прост, проводится в одну стасвязкэ. Смесь232 r уЧОз. 62 г СоО и 69 г 40 дию и позволяет использовать дешевое
Al и 12 г С перемешивалась в шаровой мель- сырье: окислы, порошки металлов восстанонице в течение 30 мин, засыпалась в туго- вителей, бор, кремний, плавкую цилиндрическую форму. с теплоизоляцией из асбеста. (56) Авторское свидетельство СССР
Давление аргона в камере центро- 45 М390862, кл. B22 FЗ/06, 1971; бежной установки составляло Р 50 атм, Авторское свидетельство СССР воспламенение реакционной смеси право- Q 617485, кл, С 22 С 29/00, 1975.
725326
7 " режггмбйбл}л}61((бгя мзкаректеристикиблитьтз д»ухо)годнык т руб
Сцепление с»оее ьзвз пп
Мзтериалы знечгнегои внутреннего слоев; получаемые е резул ьтате способа. согласно изобретению
РентгвнОфэзнмй Ceci»e
Условия ohртз
Темперзтурв плввлення
I6C
Состав но»одной смеси
Де»лемме эти
Режим ер»6(ения
Емвогм. е муз р
»немн. внут р.
216 FeO
1 Железо окись влюмцмил
1590
А(!03
Перемен от 2000 до t30
Перемен от 1500 до !30
Премен от 2000 до 850
Кврбьд молибденаокись алюминия
2030
Аl!Оз
Прочное
At!Os
У»С-УУтС
СО
Кэрбид ввльфрвмз с кобзльтовод связ
КОД ОКИСЬ ЕЛКЗММБоркзт кромэокйрь титэна
2030
Т(07
Сгб!
2200
Перемен от 2000 до 130
Перемен от t500 до 650
t835
TlC44oC
Б Карбиды титана, молибдене " окись цмрконил
2677
2550, б Борид.молибденеокись Метни»
Прочное
2800
А(109
2650
7 Карбид ввнэдия окись змдминия ((}0
МО
8 Молибден - окись магии« .
6 -.
2620
NbSts
79Br Nb!09
720 BIOS
602 r Al
15Î r В(10
9tr Бг
Силицид ниобил— оксиь веюмнння
2030
2677 мкель"- окись
1455
NI циркомил
11 Кобель! - окцсь злами нибв
225 r CoO
54 г А1
14922
2000 r Сг09
144 r Tl
44г8
38.8 r Сгбт
2бгЕ °
CrOs
Tt0s
12 Бернд кромвОкдсь титвнв
СгВ
2200
Т10! рид кромв ь, титвне рбид моибдайвкмсь елюмиммл
2200
Постоям
" 2000
Г(остоян
9300
13 Бо
АГЗОЗ Пречмев
МотС
2690
14 Кв
286 г Мооз
108 гAI
12 г С
102 г At!09
288 r Мо09
1OB r At
12r С
102 г Мо
2030
МотС
100 IO0
Постели
1500
Кврбцд молнбденвись алюминия
Прочное
AlsOs
2030
16 кврбонитрид вэнв13.8}ь взс
4» (вес}
Постоям
1500
546 г V!09
270 гAI
92r C з втмосферз кзоте
546 г V!01
270 r Al
72 г С ° л6мссфере азота
2030
Непрочное дмя - ексиь .влюмнння
17 Кврбоннтрид евнедме - окись злю.
12.B% (яес}
4% (вес}
Постоям
2000
Непрочное
7030 (6666
-)
2030 г
А1109
66
At!Os ! мнния
I непрочное
16 Карбид молибденаI 6
Постоям
i 10
288 r MoOs
to8r А1, 12 г С
200 r Cr09
144 г Tl
44 8
14> г МООЗ
«зr At
56 I SIOi
7О30
t 5OO (окись»люмимик l9 Борнд хром»окись тнтэнв
Посточн
2ОО0
Сгбт
66ЕПРОЧнее
1635
МС51
1
Пост»чн
200
He II OOs66Oe
2030
288 г Мо09
108 гА!
t2 гС
232 гWOs
62 r CoO
69 r At
12 г С
200 r Сг09
114 г Tl
44г 8
80 г T(09
288 г Мо09
368 r Zr
24г С
2BB r Мо09
140 r МО
14г B
546 r Ч909
210 r Al
90г С
144 r Mo09
12r МО
Перемен от 2000 до 130
Перемен от 2000
Ао 130
Перемем ог 1500 до !30
Перемен от 2000 до 130 6Перемен от 1508
Ао 650 (1»ранен от 2000 до 1300
Постоям
2000
725326
Формула изобретения
Составитель Г,Дудик
Тех ред M. Моргентал
Редактор О.Колоскова
Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö
Заказ 3239
Тираж Подписное
НПО "Поиск" Роспатента
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ТРУБ, включающий засыпку зкэотермической смеси порошков окислов металлов IV - L/133 Периодической таблицы с восстановителем, выбранным из группы, состоящей из алюминия, циркония, магния, титана, кремния в форму, подачу в нее аргона или азота при давлении 1 - 100 атм, вращения формы и воспламенений смеси, ;отличающийся тем, что, с целью повыше"-ния химической стойкости к агрессивным средам при температуре 1500 - 2500 С и упрощения технологии, форму со смесью .. вращают вокруг ее оси со скоростью 1302000 об/мин.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления слоев; воспламенение производят при вращении формы со скоростью 1500 - 2000
5 об/мин, а затем скорость вращения плавно уменьшают к началу кристаллизации до
650- 130 об/мин, 3. Способ по п,1, отличающийся тем, 10 что, с целью увеличения толщины слоев, в смесь вводят порошок конечного продукта в количестве 5 - 25/ от массы смеси, а воспламенение производят при вращении формы со скоростью 1500 - 2000 об/мин, 4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что, с целью повышения внешнего слоя иэ тугоплавкого соединения, в смесь вводят неметалл или его окисел, выбранный иэ группы: углерод, бор, кремний, бор20 ный ангидрид. двуокись кремния.
