Способ получения слитков с направленной структурой

4 Гооударстаенный комет Совета Министров ССС по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретен итут металлофизики АН Украинской ССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ С НАПРАВЛЕННОЙ СТРУКТУРОЙ Изобретение уры ликвидус для сплава ание происходит в практ затвердеотносится к металлургии вов и может быть испольучения металлических слитески равновес во времениметал зован хаюше х условиях с для пол ов тых детв Известен способ направленной кристаллизации металлов и сплавов с температурой плавления ниже 2000 С, заключаюшийся в том, что расплавленный перегретый металл отливают в огнеупорную форму, дном которой является медная водоохлаждаемвя плита, на рабочую поверхность которой иногда наносят ромбовидную насечку, увеличиваюшую общую поверхность холодильника )1Известен также способ изготовления заготовок направленным затвердеванием, включаюший расплавление металла в тигле и кристаллизацию его в зашитной атмосфере, Кристаллизацию инициируют резким охлаждением нижней части тигля 12. о Однако при зтом нельзя достичь высокой скорости кристаллизации из-зв того, что основная масса расплава перегрета выше температуры плавления (темпераскоростью.Белью изобретения является увеличение скорости направленной кристаллизации и уменьшение поперечного сечения направленных зерен, а также уменьшение разброса ориентации зерен в продольном сечении слитка и достижение более однородного распределения примесей.Бель достигается тем, что перед местным охлаждением одного из концов тигля весь расплав переохлаждают нв 30- 480 С нике температуры плавления (темопературы ликвидус ).При этом происходит быстрая кристаллизация, при которой, например, скорость роста кристаллов никеля при переохлаждении расплава нв 175 С достигает 40 м/с, причем, кристаллизация осуществляется от места ее инициирования, если переохлаждение расплава не меньше 30 Со Чтобы переохладить расплав, применяют такие известные приемы, как плавка в632483 ЦНИИПИ Заказ 6461/10 Тираж 908 Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 огнеупорном тигле в восстановительной или инертной среде либо под легкоплавким флюсом с предварительным перегревом расплава выше температуры плавления на 30-300 С. ФПри переохлаждениях меньше 30 С возникают отдельные кристаллы в массе расплава, нарушающие однородность направленной структуры всего слитка, т.е, кристаллизация осуществляется не толь; 3 ф ко от места ее инициирования. Переохолаждение в 480 С - это предельное пере- охлаждение, достигаемое при охлаждении металлических расплавов.П р и м е р. Выплавляют цилиндри ческие образцы сплава РЬ -5% Я диаметром 10 мм и длиной 50-100 мм, Плавку проводят в тиглях из окиси алюминия под стеклянным флюсом в индукционной печи. Температуру измеряют термопарой ПР - . ЗЭ 30/6,Расплав перегревают перед охлаждеоцием до 1700 С.При достижении расплав ом в ходе охлаждения температуры на 210 С ниже температуры ликвидус производят резкое охлаждение нижней части тигля путем З соприкосновения ее с массивным холодным стальным стержнем и тем самым вызывают кристаллизацию расплава, Охлажденный до комнатной температуры слиток травят в структурно-чувствитель 39 ном реактиве (5%-иый раствор йода в этиловом спирте), после чего из него вырезают образцы для рентгеновского и микроструктурного исследований.гыло установлено, что весь расплав ЗУ кристаллизуется от одного зародыша, возникающего в месте локального охлаждения. Структура слитка представляет собой пучок иглообразных кристаллических волокон, радиально, расходящихся от мес та зарождения и вытянутых в основной части образца вблизи осевого сечения, Направление роста волокоу -(1001;их поперечный размер 310 см, Разброс ориентаций волокон в продольном сече- М нии лежит в пределах 15 о. Время кристаллизации слитка ничтожно мало (тысячные доли секунды), т,е. время полу,чения направленно затвердевшего слитка сокращается по сравнению со всеми из- фф вестными способами во много раз. Кроме того, при использовании известного метода направленной кристаллизации поперечный размер столбчатых зерен уже на расстоянии 10 мм от холодильника-Япревышает 5 ф 10 см, а ориентация столбчатых зерен в продольном сечении была случайной.Направленную структуру в сплавеГе- получают также при переохлаждении расоплава, равном 320 С. В тех же случаях, когда кристаллизация этого сплава вызывается при переохлаждениях, не превышаюших 30 С, структура слитка обычно неоднородна по его длине и состоит из больших зерен. Использование описываемого способа получения металлических слитков с направленной структурой обеспечивает сле- дующие преимущества (по сравнению с известными способами); резкое ускорение процесса получения слитка, существенное (более чем на порядок) уменьшение поперечного сечения направленных зерен, уменьшение разброса ориентации зерен в продольном сечении (более сильная текстурованность), уменьшение неоднородности распределения примесей, повьпцение механических свойств,Формула изобретения Способ получения слитков с направленной структурой, включающий расплавление в тигле сплава и кристаплизацию последнего в защитной атмосфере, причем кристаллизацию инициируют местным охлаждением одного из концов тигля, о тл и ч а ю щ н й с я тем, что, с целью ускорения процесса получения слитков и уменьшения разброса ориентации зерен в продольном сечении, перед местным охлаждением одного из концов тигля весь сплав переохлаждают на 30-480 С ниже температуры ликвидус. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1. Петров Д, А, Сплавы цветных металлов. МНаука", 1972, с. 76-81. 2. Патент ГДР М.102801,кл. 31 А 4/04, 1973,