RU1836201C - Method of monocrystal bodiesъ obtaining - Google Patents

Method of monocrystal bodiesъ obtaining

Info

Publication number
RU1836201C
RU1836201C SU914925058A SU4925058A RU1836201C RU 1836201 C RU1836201 C RU 1836201C SU 914925058 A SU914925058 A SU 914925058A SU 4925058 A SU4925058 A SU 4925058A RU 1836201 C RU1836201 C RU 1836201C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
molten metal
revolution
bath
velocities
displacement
Prior art date
Application number
SU914925058A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Маркович Барабаш
Борис Алексеевич Задерий
Сергей Семенович Котенко
Ольга Павловна Карасевская
Магсуд Юсиф-Оглы Масимов
Михаил Минович Нероденко
Станислав Петрович Ошкадеров
Иван Дмитриевич Понимаш
Герман Николаевич Шабалин
Сергей Петрович Ефименко
Original Assignee
Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Электросварки Им.Е.О.Патона filed Critical Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority to SU914925058A priority Critical patent/RU1836201C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1836201C publication Critical patent/RU1836201C/en

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Использование: при изготовлении деталей и узлов различных конструкций в приборостроении , в энергомашиностроении и др. Сущность изобретени : исходное поликристаллическое тело вращени  последовательно и непрерывно переплавл ют электронным лучом. При этом ванне расплавленного металла сообщают перемещение по траектории,  вл ющейс  результирующей векторов скоростей по двум взаимно перпендикул рным направлени м. Модули этих скоростей св заны соотношением Vo/Vn t ,rcD, причем V0 по величине меньше Vn и направлен вдоль продольной оси тела, где V0, Vn - скорости относительного перемещени  концентрированного источника нагрева и обрабатываемого тела, мм/с; t - величина смещени  ванны наплавленного металла, мм; D - диаметр обрабатываемого тела, мм. Величину t задают в соответствии с выражением t(0,1 -1,0) В /4, где В - ширина ванны расплавленного металла , мм. 2 ил.Usage: in the manufacture of parts and assemblies of various designs in instrumentation, power engineering, etc. Summary of the invention: the initial polycrystalline body of revolution is sequentially and continuously remelted by an electron beam. In this case, a bath of molten metal is reported to be displaced along a trajectory resulting from velocity vectors in two mutually perpendicular directions. The modules of these velocities are related by the ratio Vo / Vn t, rcD, with V0 being smaller than Vn and directed along the longitudinal axis of the body, where V0, Vn are the relative velocities of the concentrated heat source and the body being treated, mm / s; t is the displacement value of the weld metal bath, mm; D is the diameter of the treated body, mm The value of t is set in accordance with the expression t (0.1 -1.0) B / 4, where B is the width of the bath of molten metal, mm 2 ill.

Description

Изобретение относитс  к технике получени  монокристаллических заготовок с моногранной поверхностью из поликристаллических материалов и может быть использовано при изготовлении деталей и узлов различных конструкций в приборостроении , в энергомашиностроении и др.The invention relates to techniques for producing single-crystal billets with a single-sided surface from polycrystalline materials and can be used in the manufacture of parts and assemblies of various structures in instrumentation, power engineering, etc.

Предлагаемый способ позвол ет получать монокристаллические заготовки с моногранной поверхностью заданной кристаллографической ориентации, примен емые , в частности, при производстве ТЭ- Пов.The proposed method allows to obtain single-crystal blanks with a monohedral surface of a given crystallographic orientation, which are used, in particular, in the production of TE-Pow.

Цель изобретени  - разработка такого способа получени  монокристаллического тела с моногранной поверхностью который позволил бы получать монокристаллы с моногранной поверхностью, стабильнойThe purpose of the invention is the development of such a method of obtaining a single crystal body with a monohedral surface that would allow to obtain single crystals with a monohedral surface, stable

структурой поверхности одной и той же кристаллографической ориентации из поликристаллических материалов, - упростить и удешевить технологию получени  монокристаллических заготовок с моногранной поверхностью , снизить трудозатраты на изготовление, а за счет получени  однородной монокристаллической структуры заданной кристаллографической ориентации улучшить качество и повысить физико-механические характеристики изделий, увеличить длительность их работы по сравнению с издели ми полученными известным способом .by the surface structure of the same crystallographic orientation from polycrystalline materials, to simplify and reduce the cost of the technology for producing single-crystal blanks with a single-faceted surface, to reduce labor costs for manufacturing, and by obtaining a uniform single-crystal structure of a given crystallographic orientation, to improve the quality and increase the physicomechanical characteristics of products, increase the duration of their work in comparison with products obtained in a known manner.

На фиг. 1 показана схема осуществлен ни  способа; на фиг. 2 - вид по стрелке А.In FIG. 1 shows a diagram of no method; in FIG. 2 is a view along arrow A.

Поставленна  цель достигаетс  путем последовательного и непрерывного локаль00The goal is achieved by a consistent and continuous locale00

0000

оabout

ЮYU

WW

него переплава высококонцентрированным источником нагрева исходного поликристаллического тела вращени  диаметром D и толщиной стенки И, при этом заданна  траектори  движени  ванны расплавленного металла,  вл етс  результирующей векторов скоростей ее движени  по двум взаимно перпендикул рным направлени м, модули которых соотнос тс  как:of remelting by a highly concentrated source of heating of the initial polycrystalline body of revolution with a diameter D and wall thickness I, and the predetermined path of motion of the molten metal bath is the result of the velocity vectors of its movement in two mutually perpendicular directions, the modules of which relate as:

Vo/Vn - t/(pi) D,Vo / Vn - t / (pi) D,

из которых меньший Л/0 направлен вдоль продольной оси тела, а величину смещени  t шва шириной В задают в пределах значенийof which a smaller L / 0 is directed along the longitudinal axis of the body, and the offset value t of the seam of width B is set within the range of

t- (0,1-1,0) В/4;t- (0.1-1.0) B / 4;

где VojVr, - скорость относительного перемещени  электронного пучка и обрабатываемого тела, мм/с;where VojVr, is the relative velocity of the electron beam and the body being processed, mm / s;

D - диаметр обрабатываемого тела, мм;D is the diameter of the treated body, mm;

В - ширина шва, мм;B - seam width, mm;

t - величина смещени  шва, мм; s pi-коэффициент(pi 3,14159.,.).t is the amount of displacement of the seam, mm; s pi-coefficient (pi 3.14159.,.).

Предложенный способ прост в осуществлении и предполагает использование стандартного оборудовани  дл  ЭЛС, в частности, монокристаллические заготовки с моногранной поверхностью получены из поликристаллического ниоби  на серийном оборудовании дл  электронно-лучевой сварки, - установка У212М, укомплектованна  высоковольтным источником питани  (14 кВт) и сварочной пушкой аксиального типа УЛ П9М, При сварке разрежение в сварочной камере составл ло 6,7 мПа. Основным критерием качества  вл лось состо ние структуры исходного и получаемого материалов, которое определ лось рентгенографическим методом обратной съемки .по Лзуэ. Результаты рентгенографических исследований подтверждают преимущества полученных монокристаллических заготовок с моногранной поверхностью. Поставленна  цель достигаетс  тем, что производ т последовательный и непрерывный переплав заготовки сфокусированным электронным пучком от начала до конца. Таким образом возможно получить трубчатые монокристаллы с моногранной поверхностью , кристаллографическа  ориентаци  поверхности которых может быть близка к 100 или 110, обладающей высокими свойствами и стабильностью структуры при высоких температурах. Например, получение монокристаллических образцов цилиндрической формы из цилиндрических заготовок поликристаллического ниоби  с толщиной стенки один миллиметр осуществл ли с помощью оснастки, помещенной в сварочную камеру. Разработанна  оснастка позвол ет вращать заготовку с заданной скоростьюThe proposed method is simple to implement and involves the use of standard equipment for ELS, in particular, single-crystal workpieces with a single-sided surface are obtained from polycrystalline niobium on serial equipment for electron beam welding, the U212M installation, equipped with a high-voltage power source (14 kW) and an axial welding gun type UL P9M. In welding, the vacuum in the welding chamber was 6.7 MPa. The main quality criterion was the state of the structure of the initial and obtained materials, which was determined by the X-ray method of back-taking by Lze. The results of x-ray studies confirm the advantages of the obtained single-crystal blanks with a monohedral surface. The goal is achieved in that a sequential and continuous remelting of the workpiece is carried out with a focused electron beam from the beginning to the end. In this way, it is possible to obtain tubular single crystals with a monohedral surface, the crystallographic orientation of the surface of which can be close to 100 or 110, which has high properties and structural stability at high temperatures. For example, the preparation of single-crystal cylindrical samples from cylindrical billets of polycrystalline niobium with a wall thickness of one millimeter was carried out using a tool placed in the welding chamber. The developed equipment allows you to rotate the workpiece at a given speed

вокруг ее оси, обеспечива  заданную скорость относительного перемещени  электронного пучка и поверхности обрабатываемого тела - Vn, и одновременно перемещать ее вдоль оси так же с заданной скоростью Vo, и осуществл ть заданное смещение t Величину умещени  t (оси шва) фиксируют как рассто ние между одноименными (т.е. расположенными слева, если V0 направлена впраaround its axis, providing a given speed of relative displacement of the electron beam and the surface of the workpiece — Vn, and at the same time moving it along the axis also with a given speed Vo, and carry out a given displacement t The amount of fit t (seam axis) is fixed as the distance between the same (i.e., to the left if V0 is directed to the right

во, в противоположную сторону, по осиin, in the opposite direction, along the axis

тела) лини ми сплавлени  осесимметрично- го шва шириной -В на поверхности переплавл емого тела в направлении перпендикул рном (оси шва) линии сплавлени . Ширину шва и величину смещени  определ ют экспериментально, а параметры режимов ЭЛС задают из услови  получени  сквозного проплавлени  материала толщиной Н, Величину смещени  выбираютbodies) with the fusion lines of an axisymmetric weld of width -B on the surface of the remelted body in the direction perpendicular (the axis of the weld) of the fusion line. The width of the seam and the amount of displacement are determined experimentally, and the parameters of the ELS modes are determined from the condition of obtaining through melting of the material with a thickness of H. The amount of displacement is chosen

из услови  t (0,1-1,0) В/4, где В -ширина шва. Практически, при ЭЛС на посто нных (неизменных) параметрах режима сварки остаетс  неизменной, то величина t также в процессе не измен етс , как и величина пеfrom the condition t (0.1-1.0) B / 4, where B is the width of the seam. In practice, with ELS on constant (unchanged) parameters of the welding mode, it remains unchanged, then the value of t also does not change during the process, as does the value of ne

рекрыти  шва его последующим продолжением Р В-(0,1-1,0) В/4, мм. Такой интервал перекрыти  или смещени  обусловлен услови ми формировани  монокристаллической структуры заготовки, найден экспериментально. Если смещение t больше В/4 и Р меньше B-(B/4)J монокристал- личеека  структура не образуетс . Если смещение t меньше 0,1 В/4 и перекрытие Р больше ,1 В/4, очень низка  произ- водительность процесса и с этой точки зрени  вести процесс не рационально,overlap the seam with its subsequent extension P B- (0.1-1.0) B / 4, mm. This interval of overlap or displacement due to the conditions for the formation of a single-crystal structure of the preform was found experimentally. If the displacement t is greater than B / 4 and P is less than the B- (B / 4) J single crystal structure does not form. If the displacement t is less than 0.1 V / 4 and the overlap P is greater than 1 V / 4, the process productivity is very low and it is not rational to conduct the process from this point of view,

Рассмотрим три случа  дл  значений интервала смещени :We consider three cases for the values of the offset interval:

(1.0; 0,5; 0,1).(1.0; 0.5; 0.1).

Пример параметров режимов переплава цилиндрических заготовок из ниоби : Диаметр D 18 мм Толщина стенки Н 1 мм а) Ускор ющее напр жениеКуск, 25 кВ Ток пучка In. 67 мАExample of parameters for remelting cylindrical niobium billets: Diameter D 18 mm Wall thickness H 1 mm a) Accelerating voltage Piece, 25 kV Beam current In. 67 mA

Скорость линейного перемещени  Vn 5 мм/сLinear speed Vn 5 mm / s

Ширина шва В 3,6 мм Величина смещени  t 1,0 В/4 3,6/4 -0,9) t 0,9 ммJoint width B 3.6 mm Displacement t 1.0 V / 4 3.6 / 4 -0.9) t 0.9 mm

Г/G /

Vo/Vn t/(pi) D,Vo / Vn t / (pi) D,

следовательно V0 t Vn/(pt) D 0.9 5/3,14159 18;hence V0 t Vn / (pt) D 0.9 5 / 3.14159 18;

5 скорость линейного перемещени  вдоль оси V0 0,08 мм/с.5, the linear velocity along the V0 axis is 0.08 mm / s.

б) величина смещени  t 0,5 В /4 0.5 3.6/4-0,45 ммb) displacement value t 0.5 V / 4 0.5 3.6 / 4-0.45 mm

следовательно V0 0,45 5/3..14159 18- -0,04 мм/сtherefore V0 0.45 5 / 3..14159 18- -0.04 mm / s

в) Величина смещени  t 0.1 В/4 0,1 3,6/4 0,09 мм.c) Displacement value t 0.1 V / 4 0.1 3.6 / 4 0.09 mm.

Следовательно V0 0.09 5/3,14159 18 0,008 мм/сTherefore V0 0.09 5 / 3.14159 18 0.008 mm / s

и уменьшать значение t менее 0,45 мм в данном случае нерационально с точки зрени  производительности (скорости ведени ) процесса.and to reduce the value of t less than 0.45 mm in this case is irrational from the point of view of the productivity (speed) of the process.

Рентгенографический анализ показывает , что исходна  структура поликристаллическа , а структура заготовки полученной по предлагаемому способу монокристаллическа  с моногранной поверхностью 110. Дл  случаев а), в) также получена монокристаллическа  структура, подтвержденна  рентгенографическим анализом по Лауэ.X-ray diffraction analysis shows that the initial structure is polycrystalline, and the structure of the preform obtained by the proposed method is single-crystal with a monohedral surface 110. For cases a), c) a single-crystal structure was also confirmed by X-ray diffraction analysis according to Laue.

Использование предлагаемого способа получени  монокристаллических заготовок из тугоплавких металлов обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: возможность получени  из поликристаллических заготовок монокристаллических заготовок с моногранной поверхностью с заданной кристаллографической ориентацией, например 110, из поликристаллических заготовок; повышение физико-механических характеристик изделий, снижение трудозатрат на изготовление, экономи  исходного дорогосто щего материала, увеличение длительности работы изделий.Using the proposed method for producing single-crystal billets from refractory metals provides the following advantages compared to existing methods: the ability to produce single-crystal billets with a polyhedral surface with a given crystallographic orientation, for example 110, from polycrystalline billets from polycrystalline billets; increasing the physicomechanical characteristics of products, reducing labor costs for manufacturing, saving initial expensive material, increasing the duration of the products.

Предложенный способ обладает значительной экономической эффективностью.The proposed method has significant economic efficiency.

В предлагаемом способе используют заготовку из прликристаллического материала . Вс  поверхность заготовки после обработки по предлагаемому способу имеет, в приведенном примере, кристаллографическую ориентацию 110. что позвол ет получить высокие служебные характеристики издели .In the proposed method, a preform from a pro-crystalline material is used. The entire surface of the workpiece after processing by the proposed method has, in the above example, crystallographic orientation 110. This allows to obtain high service characteristics of the product.

Отжиг полученных по предлагаемому способу заготовок при температурах до 1500°С не приводит к заметным изменени м их структуры. Результаты испытаний наAnnealing of the preforms obtained by the proposed method at temperatures up to 1500 ° C does not lead to noticeable changes in their structure. Test results for

высокотемпературную ползучесть при температурах 0,57 Тпл. и напр жени х 5 МП а показали снижение скорости ползучести в 3-10 раз по сравнению с издели ми,выполненными из исходного материала, при длительности испытаний 50 ч и на 15%-18% по сравнению с издели ми, выполненными по второму варианту, а значение скорости высокотемпературной ползучести дл  данного примера, случай б) составл ет 2 10 7 см 1,high-temperature creep at temperatures of 0.57 Tm. and stresses of 5 MPa showed a decrease in creep rate by 3–10 times compared with products made from the starting material, with a test duration of 50 hours and by 15% –18% compared to products made according to the second embodiment, and the value of the high-temperature creep rate for this example, case b) is 2 10 7 cm 1,

при длительности испытаний выше 100 ч, и при напр жени х 6 МПа значение скорости высокотемпературной ползучести составл ет2 ,5 10 7 см 1.at a test duration of more than 100 hours, and at stresses of 6 MPa, the high-temperature creep rate is 2.5 × 10 7 cm 1.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Способ получени  монокристаллических тел, при котором используют концентрированный источник нагрева, отличающийс  тем, что, с целью получени  монокристаллических тел вращени  из поликристаллических тел вращени , исходное поликристаллическое тело вращени  последовательно и непрерывно переплавл ют, сообща  ванне расплавленного металла перемещение по траектории,  вл ющейс  результирующей векторов скоростей по двум взаимно перпендикул рным направлени м, модули которых св заны соотношением vo/vn t-Tf D, причем v0 Vn и направлен вдоль продольной оси тела, где УО, vn - скорости относительного перемещени  концентрированного источника нагрева и обрабатываемого тела, мм/с, t - величина смещени  ванны расплавленного металла. мм, D - диаметр обрабатываемого тела, мм,A method for producing single-crystal bodies, in which a concentrated heating source is used, characterized in that, in order to obtain single-crystal bodies of revolution from polycrystalline bodies of revolution, the initial polycrystalline body of revolution is melted sequentially and continuously, causing the molten metal bath to move along the path resulting from the vectors velocities in two mutually perpendicular directions, the modules of which are related by the relation vo / vn t-Tf D, and v0 Vn and is directed along along the single axis of the body, where VO, vn are the relative velocities of the concentrated heat source and the treated body, mm / s, t is the displacement of the molten metal bath. mm, D - diameter of the processed body, mm, а величину t задают в соответствии с выражением t-(0.1-1,0)iB/4. где В -ширина ванны расплавленного металла, мм.and the value of t is set in accordance with the expression t- (0.1-1.0) iB / 4. where B is the width of the molten metal bath, mm. гg ВидА ЛKindA L Фиг.1Figure 1 Фиг. 2FIG. 2
SU914925058A 1991-04-03 1991-04-03 Method of monocrystal bodiesъ obtaining RU1836201C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914925058A RU1836201C (en) 1991-04-03 1991-04-03 Method of monocrystal bodiesъ obtaining

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914925058A RU1836201C (en) 1991-04-03 1991-04-03 Method of monocrystal bodiesъ obtaining

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1836201C true RU1836201C (en) 1993-08-23

Family

ID=21568377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU914925058A RU1836201C (en) 1991-04-03 1991-04-03 Method of monocrystal bodiesъ obtaining

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1836201C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Шиллер 3. и др. Электронно-лучева технологи . М.: Энерги , 1980, с. 245, 248. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109514068A (en) Device based on electron beam heated filament fuse increasing material manufacturing
Choudhury et al. Improving arc stability during wire arc additive manufacturing of thin-walled titanium components
RU1836201C (en) Method of monocrystal bodiesъ obtaining
Glebovsky et al. Electron-beam floating zone melting of refractory metals and alloys: art and science
Shapovalov et al. Manufacture of super large tungsten single crystals in the form of rotation bodies
CN110257785B (en) Rotary metal target material and preparation method and device thereof
CN112917000A (en) Friction stir welding system and method based on phase change temperature control
SU1245391A1 (en) Method of thermoplastic deformation of metals
US1055331A (en) Apparatus for carrying out gas reactions, particularly for the production of oxid of nitrogen in the electric arc.
SU1315193A1 (en) Method of manufacturing thin-wall beam structures by resitance butt fusion welding
SU1301614A1 (en) Method of welding metals
CN111843110B (en) Electric arc additive manufacturing method of molybdenum-based structural part
SU612765A1 (en) Method of obtaining double-layer tube connections
SU742474A1 (en) Method of thermal treatment of welded tubes
SU1675067A1 (en) Method of manufacturing filing rod for hard facing
SU1700074A1 (en) Method of producing solid billets by directional crystallization
SU1428557A1 (en) Method of welding longitudinal seam of large-diameter pipes
RU2049328C1 (en) Process of electro-magneto-acoustic nondestructive test of article
SU1671424A1 (en) Method of welding sheet works
RU2744292C1 (en) Method for laser welding of alloy workpieces on the basis of the orthorhombic titanium aluminide ti2alnb with a globular structure
SU1486302A1 (en) Method of friction welding
JPS6411938A (en) Molybdenum giant grain or single crystal and its production
Nykytenko et al. 3D tecHnOlOgY Of grOwIng sIngle-crYstal IngOts In tHe fOrm Of HOllOw tungsten cYlInDers
RU2630811C1 (en) Method of forming hollow single-crystal cylindrical tubes
Zavyalov et al. Electroslag Equipment at the “Sibelektroterm” Manufacturing Association