Способ компактирования взрывом быстрозакаленных материалов

СПОСОБ КОМПАКТИРОВАНИЯ ВЗРЫВОМ БЫСТРОЗАКАЛЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в размещении исходного обрабатываемого материала в цилиндрическом контейнере с заглушками, расположенными со стороны торцов последнего, установке снаружи контейнера заряда взрывчатого вещества, его инициировании и воздействии на обрабатываемый материал давлением продуктов детонации взрывчатого вещества, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности получаемых изделий, в качестве исходного обрабатываемого материала используют фольгу, а толщину слоя заряда взрывчатого вещества выбирают из соотношения

где t - начальная толщина обрабатываемого материала;
R - наружный радиус обрабатываемого материала;
K₀ - отношение плотности обрабатываемого материала к теоретической плотности;
l₀ - ширина фронта ударной волны, равная 4-5 толщинам фольги;
l - толщина стенки контейнера.

Изобретение относится к высокоэнергетической обработке материалов давлением, в частности к способам компактирования взрывом быстрозакаленных материалов.
Целью изобретения является повышение плотности полученных изделий за счет использования заряда, обеспечивающего смещение фольги по линиям локализации сдвига.
На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 - микрошлиф компактированного образца из фольг с локализацией сдвига; на фиг.3 - схема геометрических соотношений между параметрами прессования и параметрами сдвиговой локализации.
Способ осуществляется следующим образом.
Рулон 1, состоящий из навитой на стержень 2 аморфной фольги с закрепленным концом, закрывают технологическими заглушками 3, 4 во избежание попадания продуктов детонации взрывчатого вещества между слоями фольги. Вокруг рулона располагают заряд взрывчатого вещества 5 в оболочке 6. Заряд инициируют электродетонатором 7.
Компактирование ведут в режиме, при котором фольги деформируются по линиям локализованного сдвига (фиг. 2), по которым происходит сцепление соседних фольг и этим достигается высокая плотность образца как целого.
Параметром, определяющим характер локализации, является амплитуда сдвига , которая вычисляется по следующей формуле
= 0,2 где t - начальная толщина слоя фольги;
R - внешний радиус оболочки;
_о - плотность намотки фольги;
N - число сдвигов, находится по данным микроструктурного анализа шлифов поперечного сечения образца.
Если пренебречь изменением длины внешнего контура образца из аморфных фольг в процессе компактирования (что справедливо для большинства аморфных сплавов из-за их высокой прочности и малой пластичности) и учесть, что , 1, то можно считать, что A = 2 , a A = 2 (фиг.3), тогда связь между радиусами R и R₁ (радиус образца до и после компактирования) будет
R = R
Учитывая, что конечная плотность для практически важных режимов компактирования близка к теоретической _м, имеем R²K=R², где K= - + 1 - , где _о- плотность намотки фольги, получаем
+ 1 - = 1 - cos где - угол сдвига, распространяющегося через весь массив компакта (40-50^о) к касательной оболочки.
Если выразить через начальную толщину слоя фольги r=R-t, то t 2- 1- = N cos
. Учитывая, что cos ~ 0,7; K_o= , = (H)N, где (H) = a
l_o -величина порядка ширины фронта ударной волны в компактируемом материале;
а - константа, зависящая от свойств материала и для известного класса аморфных металлических сплавов (2 НСР, 71 КНСР, 10 НСР, 9 КСР, Vitro-Vac 0080), равна 3х10^-4.
Таким образом
²= откуда H = Подставив значение , при котором достигается максимальная плотность, получаем толщину слоя взрывчатого вещества, при котором изделие с требуемой прочностью обладает максимальной плотностью
H = ,мм где l - толщина стенки контейнера, мм;
t - начальная толщина обрабатываемого материала, мм;
R - наружный радиус обрабатываемого материала, мм;
К_о - отношение плотности обрабатываемого материала к теоретической плотности.
П р и м е р.
На фторопластовый стержень диаметром 8 мм навивалась фольга из сплава 71КНСР (Co₅₈ Ni₁₀ Fe₅ Si₁₁ B₁₆) Ту 14-1-3969-85 шириной 50 мм и толщиной 30 мкм до наружного диаметра 18 мм с плотностью навивки 75% от теоретической плотности материала фольги. Конец фольги крепили клеем К-88. Рулон с навитой фольгой закрывали заглушками из Ст.3 и размещали в картонной оболочке диаметром 50 мм с зарядом сыпучего (аммонит 6ЖВ) ВВ. Компактирование проводилось во взрывной камере.
Измерение прочности на сжатие полученных компактов из фольг приведены в таблице, где амплитуда сдвига представлена в единицах толщин фольги h.
Погрешность измерения 0,5 кг/мм².
Из таблицы видно, что оптимальным по прочности для цилиндрических изделий является режим компактирования, вызывающий локализацию сдвига амплитудой 2-4 размера толщины фольги.
После механической обработки скомпактированных изделий проводили измерения их свойств в партии из 10 штук и их сравнение с аналогичными образцами, полученными по схеме, взятой из прототипа. Размеры образцов: диаметр 14,5, толщина стенки 3 мм и высота 40 мм. Плотность компактов, полученных по известному способу, составила 96,5 0,65% при погрешности экспериментов 0,55% и погрешности измерений 0,1%. Плотность компактов, полученных по способу согласно изобретению, составила 99,3 0,3% при погрешности эксперимента 0,2% и погрешности измерений 0,1%.
Изобретение относится к высокоэнергетической обработке материалов давлением, в частности к способам компактирования взрывом. Цель изобретения - повышение плотности полученных изделий. На рулон 1, состоящий из навитой аморфной фольги с торцами, закрытыми заглушками 3, 4, воздействуют давлением продуктов детонации взрывчатого вещества 5, размещенного в оболочке 6. Воздействие осуществляют в специальном режиме, обеспечивающем деформацию фольг по линиям локализованного сдвига. При этом обеспечивается высокая плотность компактированного материала. 3 ил., 1 табл.