Вольфрам, його ступінь плавки
Вольфрам, як матеріал, який можна використовувати щоб одержати великих балванок вагою від 199.9 до 2999.9 кг, приготованих для прокату, поздовжнього витягнення труб, і до додавання до цього, виготовлення виробів методом лиття, Вольфрам, його ступінь плавки осваеваеться як його основа сплаву в дугових і електронно-променевих печах.
І так ми видем, що теорія дугового і електронно-променевого плавок і конструктивні варіанти плавильних установок розглянуті в спеціальній літературі Довідник.
Розглянемо ще такий предмет; як - дугова плавка вольфраму, якщо в цілому то вона ведеться з електродом, що витрачається у вигляді пакету спечених штабиков або спечених заготовок гідростатичного пресування. Плавку можна вести на постійному і змінному струмі. У такому випадку ми можемо відстежити, що в разі плавки вольфрам на змінному струмі, у нього дуга цілком стійка "в порівнянні від плавки менш тугоплавких металів - міді, титану, заліза та ін.". Це пояснюється відносно великим часом деионизации парів вольфраму (
5 · 10-3 с), яке дещо більше інтервалу часу, протягом якого напруга змінного струму менше необхідного для підтримки дугового розряду в вакуумі при температурі плавки.
У разі плавки на постійному струмі при негативної полярності витрачається електрода велика частина енергії дуги виділяється на аноді, т. Е. В ванні рідкого металу, то як при плавці на змінному струмі енергія дуги рівномірно розподіляється між електродами. З цього випливає, що при плавці на змінному струмі температура на оплавлятися кінці катода вище і, отже, можна було очікувати, що швидкість плавки буде більше, ніж при дузі постійного струму (при значеннях струму, що забезпечують однаковий діаметр рідкої ванни). Досвід це не підтверджує. Можливим поясненням меншій швидкості плавки в дузі змінного струму полягає в тому, що в цьому випадку, на електроді утворюються маленькі краплі металу (перегрів металу зменшує величину. Поверхневого натягу). Тому відрив краплі відбувається при меншій її масі в порівнянні з плавкою в дузі постійного струму [58]. Відзначається кілька кращу якість поверхні злитка при плавці на змінному струмі [27].
Здебільшого плавка ведеться в вакуумі
10-2-10-4мм рт. ст. в робочому просторі печі. При цьому в зоні дуги тиск при-. мірно на два порядки вище, ніж в камері печі. Більш висока ступінь очищення від домішок досягається при плавці в розрідженій атмосфері водню (0,002-0,004 мм рт. Ст.). Найкраще рафінування металу в цьому випадку обумовлено зниженням швидкості, плавки (частина енергії витрачається на ендотермічну реакцію освіти атомарного водню), а також активністю атомарного водню, який відновлює оксиди.
В процесі дугового плавки необхідно забезпечити умови; стабільного горіння дуги і виключити утворення .побочних дуг між електродом і стінкою кристалізатора. Одне з таких умов - робота на короткій дузі (в межах 20-35 мм). Довжина дуги не повинна перевищувати величину зазору між катодом і стінкою кристалізатора щоб уникнути перекидання дуги на стінку. З цього випливає, що повинно бути певне співвідношення між діаметром електрода і кристалізатора, що становить -0,3-0,4.
Злитки вольфраму дугового плавки мають крупнокристалічного структуру і відрізняються підвищеною крихкістю внаслідок. того, що при малій питомій поверхні міжкристалічних. кордонів виділяються по межах зерен домішки (оксиди, карбіди, нітриди) утворюють відносно товсті плівки.
Для зниження вмісту домішок доцільно спочатку плавити вольфрам в електронно-променевого печі. Низький залишковий тиск в печах цього типу, підвищена температура рідкої ванни і можливість регулювання тривалості перебування металу в рідкому стані заповнюють більш глибоке очищення від домішок в порівнянні з плавкою в дугового печі.
Вольфрам, його ступінь плвкі:
У початковому варіанті
Після дугового Плавки в вакуме
Однак злитки після електронно-променевого рафінуючі плавки мають вельми крупнокристалічного структуру. Пластична деформація злитків скрутна. Внаслідок цього після електронно-променевого плавки здебільшого злитки пере-, плавляют в. дугового печі. Для подрібнення зерна при дугового плавці додають в якості модифікаторів (і одночасно раскислителей) невеликі кількості карбідів цирконію або ніобію. Легуючі добавки при виплавці сплавів на основі вольфраму вводять також при дугового плавці, так як в умовах електронно-променевого плавки значна частка введеної присадки може випаруватися.
Для вольфраму перспективна розвивається в останні роки плавка в плазмових печах в аргонной або аргоно-водневої плазмовому струмені [561. Так як плазмову плавку проводять при тиску газів близько 1 ат, усуваються втрати від випаровування легуючих елементів при виплавці сплавів на основі тугоплавких металів.
Для отримання дрібнозернистих злитків вольфраму і.сплавов на його основі, а також виготовлення деталей методом лиття застосовується дугова гарніссажная плавка з розливанням металу. У изложницу [57, 59, 60]. Спочатку в мідному кристалізаторі, навколо якого розташований соленоїд, виплавляють злиток вольфраму звичайної плавкою з електродом, що витрачається. Потім замість витрачається встановлюють невитратний вольфрамовий електрод, за допомогою якого в дузі постійного струму розплавляється частина металу таким чином, що під стінами кристаллизатора залишається шар твердого металу (гарніссаж). Ванну рідкого металу витримують якийсь час для протікання процесів розкислення і дегазації. Потім проводять проплавление і донну розливання. З цією метою підвищують ток соленоїда, фокусуючи дугу, одночасно підвищуючи струм дуги до максимуму. В результаті, цього глибина рідкої ванни збільшується і досягає зливного отвору, попередньо висвердленого в донної частини злитка. Метал зливається в товстостінну охлаждаемую мідну изложницу. Після зливу в заготівлі утворюється порожнина у вигляді півсфери, яка знову заповнюється за допомогою витрачається електрода для повторення процесу.
При зливі в мідну изложницу створюються сприятливі умови для об'ємної кристалізації, що призводить до отримання равноосной дрібнозернистої структури злитка. Розроблено також методи гарніссажной плавки з поворотним тиглем зі зливом металу в стаціонарну або обертову изложницу (відцентрові виливки). Методом гарніссажной плавки отримують великі виливки вольфраму і сплавів на його основі (сопла РА7 кет масою до 100 кг, кільця діаметром 250 мм, труби діаметром 200 і довжиною 300 мм) [57 3. Можлива виливок в графітові форми. Однак в цьому випадку в залежності від сорту графіту вуглець проникає в метал на глибину від 0,075 до 3 мм. Можливо поєднання електронно-променевого плавки з подальшою тарніссажной плавкою для отримання злитків дрібнозернистої структури.
5. ОТРИМАННЯ МОНОКРИСТАЛІВ вольфраму
Монокристали вольфраму високої чистоти відрізняються від полікристалічного металу технічної чистоти особливими фізичними властивостями. Так, вони пластичні аж до температур -190 ° С, тоді як температура переходу звичайного вольфраму з крихкого стану в пластичне не нижче 150-200 ° С. Напівфабрикати з монокристалів вольфраму (дріт, стрічка та ін.) Починають використовувати для виготовлення деталей електронних приладів . Відсутність газовиділення, формостійкість, стабільність фізичних і механічних властивостей деталей забезпечують значне збільшення терміну служби приладів.
Монокристали вольфраму (як і молібдену) відрізняються високою стійкістю в парах цезію та інших лужних металів. Це дозволяє використовувати їх для виготовлення катодів термоелектронних перетворювачів теплової енергії в електричну і деталей газорозрядних приладів. Намічаються і інші галузі використання монокристалів [61]. В даний час в СРСР й інших країнах (США, Англія, Японія) організований промисловий випуск монокристалів вольфраму та інших тугоплавких металів. Методи отримання монокристалів туго- -плавкіх металів детально розглянуті в монографії ε. М. Савицького та Г. С. Бурханова [61].
Серед відомих методів найбільшого поширення набув метод бестигельной зонного плавлення. Інший перспективний метод, що дозволяє отримувати великі монокристали, -вирощування з розплаву з використанням плазмового нагріву - розроблений Інститутом металургії АН СРСР [61]. Крім згаданих вище, розроблені методи вирощування монокристалів з газової фази і рекрісталлізаціонний методи.
Метод зонного плавлення
Час останньої модифікації 1354457081
- ГОСТ 23949-80
