Способ радиационно-термической обработки материалов

(57) Изобретение относится к способамрадиационно-термической обработки материалов и может быть использованопри производстве толстостенных изделий из ферритов и керамики, С цельюповышения эффективности обработки засчет повышения коэффициента использования электродного пучка и возможности обработки толстостенных материалов, в процессе радиационно-термической обработки производят вращение материала под пучком ускоренных.электронов. При этом энергию пучка ускоренных электронов выбирают таким образом, чтобы обеспечить условие д == 2 К (Й - толщина материала, К - пробег электронов в материале). При обработке по изобретению стержней изферритов и стеатитовой керамики диаметром 0,4-10,0 мм и длиной 10 см ненаблюдалось их разрушения и коробления. 1 табл,Ю,М,АнненковПритулов и Н;И а(088 .8)(56) Ваиразрушецентровпод дейсзовскойфизике,1970, с сбурд Л,И ие и коаг и др.яция эл акопление, ектронных кристаллах уды межвуиационной верситет,ело ало твие конф Томс пр нов.(54) СПОСОБ РАДИАОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛ НО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ехническии институт 1 8 А 1Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к использованию ионизирующего излучения в процессах термической обработки по" рошковых изделий, и может найти применение при изготовлении ферритовых и керамических изделий.Целью изобретения является повышение эфФективности обработки матери" 10 ала за счет повышения коэффициента использования электронного пучка и возможности обработки толстостенных материалов.Изобретение основано на экспери, ментально обнаруженной возможности повышения коэффициента использования электронного пучка при быстром вращении облучаемого материала (например, стержня) вокруг собственной продольной оси. При этом каждая точка поверхности материала практически одновременно облучается со всех сторон на глбину, равную пробегу (К) электронов в материале, 25Если д ( 2 К (где й - диаметр стержня), то происходит перекрывание облучаемых частей стержня в его центре, Область перекрывания характеризуется более высокой температурой и более высоким значением поглощенной доры, чем остальной объем стержня, т.е. происходит неоднородное облучение и неравномерный прогрев его объема.Если Й2 К, то наблюдается обратная ситуация - центральный объем ос тается необлученным, т.е. и в этом случае имеет место неоднородность радиационно-термической обработки.Наиболее оптимальным является слу" чай, когда выполнимо условие й = 2 К. 40 При этом происходит "стыковка" облучаемых объемов в центре стержня и наблюдается как однородное облучение материала по всему объему, так и равномерный прогрев материала до одина.ковой температурыПри этом достигается высокая эфФективность использования электронно-. го пучка (коэффициент использования близок к единице) и расширяются технологические возможности способа радиационно-термической обработки материалов за счет возможности обработки материалов-а толщиной, в два раза превьш 1 ающей длину свободного пробега55 электронов.П р и м е р. Радиационно-термической обработке подвергают стержни из литий-титанового феррита и стеатитовой керамики (СК) с диаметром 0,4- 10,0 мм и длиной. 10 см.В качестве ускорителя электронов используют импульсный ускоритель электронов ИЛУс параметрами пучка; энергия электронов в пучке 2 МэВ, ток пучка в импульсе 0,6 А, длительность импульса облучения 600 мкс, частота следования импульсов облучения 5-25 Гц.Предварительно для облучаемых материалов определяют значение пробега (К) электронов в материале по ФормулеК = 0,542 Е - 0,133, (1) где К - пробег электронов в материале, г/смф;Е - энергия ускоренных электронов, МэВ.Для перевода размерности пробега (из г/см в см) необходимо значение К по формуле (1) разделить на плотность облучаемого материала , значение которой для литий-титанового феррита и стеатитовой керамики составляют соответственно 3,92 и 3,2 г/см . С учетом этих значений плотности пробег электронов с энергией 2 МэВ в литий-титановом феррите и стеатитавой керамике составляет соответственно 0,24 и 0,29 см,Затем проводят для сопоставительного анализа радиационно-термическую обработку стержней известным способом. Для этого стержни различного диаметра помещают .на подставку из шамотного кирпича. Стержни неподвижны, перпендикулярны продольной оси, предполагаемому направлению распространения пучка и находятся на расстоянии 30 см от выходного окна ускорителя, Включают ускоритель, и стержнианагревают облучением до 1050 С. Скорость нагревания постоянна 800 град / /мин. Температуру контролируют термопарой РС-РСК , Скорость нагревания регулируют изменением частоты следования импульсов облучения. После нагревания стержней до заданной температуры (1050 С) стержни выдерживают под облучением при этой температуре 15 мин. Затем ускоритель отключают, стержни охлаждают до комнатной температуры и производят осмотр стержней.В таблице приведены результаты для различных соотношений д/К.1391808 Способ Соотношение й/К Предлагаемый Известный феррит Керамика ФерритСККерамика СК0,2 Разрушений икороблений нет Разруше- Разрушений иний и ко- коробленийроблений нетнетТо же То же Разрушенийи короблении нет 0,5 То же То же 0,8 То же 1,0 СтерженьизогнутСтерженьразрушенТо же СтерженьизогнутСтерженьразрушенТа же 1,5 Стержень разрушен Короблений и разрушений нет Стержень разрушен 2,0 3 0 Фпользования электронного пучка возрастает более, чем в 2 раза,30 Использование изобретения позволяет расширить область использованиярадиационно-термической обработки, вчастности использовать ее при обработке толстостенных материалов (стержней труб и т.д.) из ферритовых и керамических материалов,Формула изобретения Способ радиационно-термической об работки материалов, включающий их помещение под пучок, ускоренных электронов, нагрев облучением до заданной температуры и выдержку нри этой температуре под облучением, о т л и,ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности обработки, в процессе нагрева и выдержки производят вращение материала под пучком ускоренных электронов, а энергию пучка ускоренных электронов и толщину обрабатываемого материала выбирают из условия д = 2 К, где д - толщина материала; К - пробег электронов в материале. ВНИИПИ Заказ 1848/15 Тираж 740 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Затем производят радиационно-термическую обработку новой партии стержней предлагаемым способом. Процедура облучения и параметры. пучка идентичны предыдущей обработке, с.той лишь разницей, что стержни вращают вокруг их продольной оси со скоростью 2 об./с. Как следует иэ таблицы, известный способ позволяет проводить радиационно-термическую обработку материалов лишь в случае й/К менее 1 (проникающее облучение), в противном случае наблюдается коробление или разрушение материалов. Предлагаемый способ позволяет при использовании вращения образцов (стержней) материалов получить неразрушенный и недеформированный.материал как.в случаях д/К .менее 1, так и при й/К, равном .1 и. 2. Наиболее предпочтительным, однако, с точки использования электронного пучка (коэффициент использования около единицы) является случай ИК, равного 2, так как по сравнению с известным способом, эффективность ис 1111Стержень разрушенКороблений и разрушений нетСтержень раз- рушен