Засоби загартування розплаву та сортамент продукції

ІV. Узагальнення результатів заняття.

Питання для контролю:

· Назвіть функції мережного адаптеру.

· Які види адрес має кожний вузол мережі?

· Що таке МАС-адреса?

· В якому випадку використовуються символьні адреси?Порядок їх призначення.

· Що таке числові складені адреси?

Исследования в области неравновесной кристаллизации металлов и сплавов привело к созданию нового класса металлургических материалов – быстрозакаленных металлических сплавов, которые по своему структурному состоянию делятся на три большие группы:

- аморфные металлические сплавы,

- нанокристаллические сплавы,

- микрокристаллические сплавы.

В первом случае наблюдается полное отсутствие кристаллической решетки с хаотичным расположением атомов, во втором и третьем – кристаллическая решетка имеет место, но размер зерна при этом черезвычайно мал (от нескольких нанометров до нескольких микрон).

Развитие методов сверхбыстрой закалки расплава привело к нескольким видам этого процесса, в результате которых сформировалось несколько промышленных технологий получения различного сортамента быстрозакаленных металлических сплавов.

Закалка расплава является основным методом реализации неравновесной кристаллизации, поскольку обеспечивает достижение скоростей охлаждения до ~10⁶÷10⁷ К/с, что очень далеко от равновесных условий охлаждения.

Способы закалки расплава по получаемому количеству быстрозакаленного материала можно условно разделить на лабораторные и промышленные. В первом случае количество продукта закалки исчисляется несколькими граммами (независимо от схемы получения), а во втором лучае – от десятков грамм до сотен килограмм (или нескольких тонн) за один рабочий цикл.

Лабораторные методы начинались с полученя тонких сечений методами расплющивания капли расплава между двумя массивными теплопроводящими плитами (см. рис.1), выстреливания капли расплава на массивную криволинейную поверхность (рис. 2) или на внутреннюю цилиндрическую теплопроводную поверхность (рис. 3).

Рисунок 1 – Метод расплющивания капли.

1) печь сопротивления, 2) массивные охлаждающие плиты, 3) электрический контакт, 4)магнитный пускатель, 5)сердечник, 6)гибкие тяги,

7) регулировочные пружины.

Рисунок 2 – Метод выстреливания капли расплава.

1 – подложка; 2 – индукционный нагреватель; 3) – камера; 4) – диафрагма; 5 – канал(камера); 6 – подложка.

Рисунок 3 – Выстреливание капли на внутреннюю цилиндрическую поверхность: 1 – плита; 2 – стойка; 3 – электродержатели контакты;

4 – расплавленный образец; 5 – магнезитовый цилиндр; 6 – канал; 7 – электропневмоклапан; 8 – реле включения пневмоклапана; 9 – вращающийся металлический диск.

На сегодняшний день подобные установки по закалке расплава уже в далеком прошлом. Им на смену пришло оборудование нового поколения, позволяющее получать длинномерный быстрозакаленный продукт. В установках современного промышленного производства быстрозакаленных сплавов используются схемы подачи расплава на охлаждающую подложку, представленные на рисунках 4, 5 и 6.

В зависимости от технологии закалки расплава быстрозакалённые сплавы делятся по сортаменту: лента (от 20 до 100 мкм) – схемы 4б, 4в и 5; полоса (от 100 до ~ 300 мкм толщиной) – схемы 4а и 4в; волокно; проволока и порошок. Получаемый сортамент определяет область их применения. Каждый сортамент может быть конечным продуктом или полуфабрикатом для дальнейшего передела.

Схема подачи расплава между двумя валками – прокатка расплава (рис.4а) используется в настоящее время для получения полосы из высококремнистых сталей электротехнического назначения толщиной 0,1 – 0,5 мм, нержавеющих и углеродистых сталей толщиной 0,5 – 6мм, а также биметаллов. Тем не менее, остальные схемы (рис.4б и 4в) также возможно использовать для получения полосы, но уже более тонкого сечения (менее 1мм). Сортамент получаемой продукции – мелкокристаллическая лента (размер зерна – десятки микрон).

Рисунок 4 – Промышленные схемы получения быстрозакаленных полосы и ленты: а – прокатка расплава; б – подача сверху; в – подача сбоку.

1) – тигель с расплавом;

2) – охлаждающий узел.

Схемы разливки расплава на барабан – кристаллизатор (рисунки 4б, 4в и 5) получили название одновалковой закалки расплава и на сегодняшний день наиболее широко применяются в промышленных масштабах. При этом схема разливки, представленная на рисунке 4б способы разливки разделилась на спинингование (Chill Block Melt Spinning – CBMS) и разливку плоского потока (Planar Flow Casting – PFC) на внешнюю поверхность вращающегося барабана. Способ «drаg» (подача расплава из промъёмкости с учётом сил гравитации или разливка сбоку) (рис. 4в) – используется для получения аморфных и микрокристаллических (толщиной до ~ 0,3 мм) лент в больших объёмах.

Модификацией схем 4б и 4в является подача расплава на охлаждающий барабан снизу (см. рис.5). Она считается наиболее безопасной, т.к. при нарушении процесса разливки жидкий металл легко сбрасывается обратно в печь. На установках такого типа получают преимущественно аморфную ленту.

Рисунок 5 – Схема подачи расплава снизу.

1 – расплав; 2 – сопло; 3 – охлаждающий барабан (валок); 4 – лентосъемник; 5 – лента; 6 – индукционный нагреватель; 7 – теплоизоляция; 8 – огнеупорный тигель; 9 – питательная огнеупорная труба; 10 – компенсационные вставки; 11 – крепление сопла; 12 – держатель всей печи; 13 – механизм перемещения индукционной печи; 14 – пробка аварийного слива металла.

Разновидностями методов получения быстрозакаленной ленты являются методы подачи расплава на внутреннюю цилиндрическую поверхность (рис.6а и 6б) или с дополнительным прижимом (рис.6в).

Рисунок 6 – Модификации схем подачи расплава на охлаждающий барабан.

а, б) – центрифугирование расплава; в) – разливка с даполнительным прижимом на внешней поверхности охлаждающего барабана.

Такие методы закалки расплава используют для получения аморфной ленты.

Центрифугирование расплава вообще было первым способом получения длиномерной аморфной ленты. В дальнейшем этот метод остался на уровне лабораторного, т.к. возникли сложности при разливке больших количеств расплава, в частности его удаления из зоны формирования ленты. Тогда и возникли его модификации (рис.6а и 6б).

Вариант 6в был разработан для увеличения времени контакта получаемой ленты с поверхностью охлаждающего барабана.

Другой формой длиномерного быстрозакаленного продукта является проволока, которуюя получают по различным схемам: в прямолинейном потоке жидкости (рис.7а), во вращающемся слое жидкости (рис.7б), в стекляной изоляции (метод Тейлора) – рис.7в.

Рисунок 7 – Способы получения быстрозакаленной проволоки.

1 – расплав; 2 – охлаждающая жидкость; 3 – стекляный тигель; 4 – источник нагрева;

5 – смоточное устройство проволоки.

Порошки являются самостоятельной разновидностью сортамента быстрозакалённых сплавов, что обусловлено технологическими схемами их производства. Например, получение аморфных и микрокристаллических порошков с частицами чешуйчатой (пластинчатой) формы при затвердевании мелких капель расплава на твердой подложке (рис 8а и 8б).

Рисунок 8 – Схемы получения порошка:

а–распыление расплава;

б–кавитационный метод;

в–распыление слоем жидкости (воды).

1–порошок; 2–исходная заготовка; 3–газовое сопло; 4–охлаждающая среда (жидкость);

5–охлаждающая подложка.

Области конкретного применения порошка – самые различные, а в большинстве случаев быстрозакалённые порошки подвергаются дальнейшим переделам и компактированию.

Быстрозакаленное волокно получают различными методами: обычной подачей расплава на наружную поверхность барабана-холодильника (рис.4б, 4в и 5), а также методом экстракции из расплава (рис.9). При этом во всех схемах на барабане или диске выполняют выточки (насечки), расстояние между которыми соответствует длине получаемых волокон.

а) б)

Рисунок 9 – Получение волокна экстракцией из расплава:

а – схема процесса; б – форма диска-кристаллизатора.

Структурное состояние получаемого быстрозакаленного продукта зависит от толщины (поперечного сечения) получаемого продукта и от его химического состава. В первом случае с уменьшением поперечного сечения (ленты, волокна или порошка) увеличивается скорость охлаждения. Во втором случае в аморфное состояние переходят лишь сплавы определенного состава (у остальных происходит лишь измельчение зерна).

Дата добавления: 2014-01-11