RU2287605C1 - Способ обработки расплава меди и ее сплавов наносекундными электромагнитными импульсами нэми для повышения их теплопроводности - Google Patents
Способ обработки расплава меди и ее сплавов наносекундными электромагнитными импульсами нэми для повышения их теплопроводности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2287605C1 RU2287605C1 RU2005107842/02A RU2005107842A RU2287605C1 RU 2287605 C1 RU2287605 C1 RU 2287605C1 RU 2005107842/02 A RU2005107842/02 A RU 2005107842/02A RU 2005107842 A RU2005107842 A RU 2005107842A RU 2287605 C1 RU2287605 C1 RU 2287605C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- copper
- electromagnetic pulses
- heat conductance
- alloys
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии и литейному производству и может быть использовано для получения отливок, требующих высокой теплопроводности. Технический результат - повышение теплопроводности меди и ее сплавов. Предложен способ обработки расплава меди и оловянистой бронзы. Способ включает обработку расплава наносекундными электромагнитными импульсами НЭМИ, при этом перед обработкой электромагнитными импульсами расплав выдерживают при температуре 1250°С в течение 5 минут, а последующую обработку электромагнитными импульсами проводят при этой же температуре в течение 10-15 минут, затем расплав охлаждают со скоростью 20°/мин до 300°С. 3 ил.
Description
Изобретение относится к металлургии и литейному производству и может быть использовано для получения отливок, требующих высокую теплопроводность. Так, например, прокладки во втулках и подшипниках из бронзы должны обладать высокой теплопроводностью.
Известен способ повышения теплопроводности меди электронно-лучевой плавкой, при которой содержание в меди газовых (O2, Н2, N2) и легкоплавких металлических примесей (Pb, Bi, Sb и др.) может быть значительно снижено. Медь, полученная электронно-лучевой плавкой, характеризуется более высокой теплопроводностью [1]. Примесные элементы (Au, Zn, Pt, Pb, Ni, As, P) снижают теплопроводность меди [2, 3].
Недостатками этого способа являются большая энергоемкость и необходимость дорогостоящего оборудования.
В качестве аналога можно привести способ выплавки меди и ее сплавов методом вакуумной плавки, при которой также происходит уменьшение содержания газов и легкоплавких металлов, снижающих тепло- и электропроводность.
Недостаток данного способа - использование дорогостоящего вакуумного оборудования не только в процессе выплавки, но и в процессе заливки металлов в литейную форму, что затрудняет процесс получения плотных отливок из медных сплавов, склонных к газонасыщению.
Также существует способ повышения теплопроводности меди методом обработки холодом в среде жидкого азота. Так, например, теплопроводность меди марки M1 при 300 К составляет 400 , а при 20 К - 1500 [4].
Однако данный способ не имеет практического применения.
Существует способ раскисления и рафинирования для повышения теплопроводности, заключающийся в применении новых защитно-восстановительных флюсов, снижающих газонасыщенность расплава, удаляющих вредные примеси, уменьшающих безвозвратные потери металла.
Катодная медь марки МО содержит до 25·10-5 O2 и до 40·10-5 Н2 [5]. Сущность данного способа заключается в следующем. Графитовую крошку (0,03-0,06%) выдерживали в печи 5-10 мин в конце периода окисления, после чего снимали шлак. Затем для быстрого восстановления закиси меди в период «дразнения» наводили 0,01-0,05% графитовой крошки. После этого медный расплав полностью был раскислен, получены плотные слитки, графитовая крошка хорошо покрывала поверхность расплава, а образующиеся шлаки легко снимались [6].
Недостатками данного способа уменьшения газонасыщенности и содержания вредных примесей для повышения теплопроводности являются газовыделение при раскислении расплава углеродом, увеличение продолжительности процесса плавки и сложность подготовки графитовых крошек, что ухудшает санитарно-гигиенические условия работы в литейных цехах.
Все вышеперечисленные способы не позволяют увеличивать теплопроводность в 1,5 и более раз.
В качестве наиболее близкого аналога по совокупности существенных признаков и назначению принят способ обработки расплава меди и ее сплавов наносекундными электромагнитными импульсами, раскрытый в RU 2198945 С2, C 22 F 3/00, 20.02.2003 [7].
Предложенный способ отличается от способа, раскрытого в [7] тем, что расплав выдерживают при температуре 1250°С в течение 5 минут, а последующую электромагнитную обработку проводят в течение 10-15 минут.
Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является способ обработки жидких меди и оловянистой бронзы, включающий выдержку при температуре 1250°С в течение 5 минут и обработку расплава наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) в течение 10-15 мин.
Технические результаты заключаются в существенном повышении теплопроводности (в 1,5 и 2,0 раза соответственно для меди и оловянистой бронзы) и плотности при 20°С.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1. показана схема установки для обработки НЭМИ металлических расплавов, на фиг.2 и фиг.3 представлены графики влияния времени обработки НЭМИ жидкой фазы, соответственно, меди и бронзы на теплопроводность (Вт/м·К) и плотность (г/см3). В ходе работы применяют электролитическую медь марки МО и оловянистую бронзу (Cu+6,0 мас.% Sn).
Схема установки для обработки НЭМИ жидких фаз меди и бронзы представляет собой нагревательную печь сопротивления 1 с погруженным в исследуемый расплав в графитовом тигле 2 стальным излучателем 4. Для предохранения стального излучателя от контакта с жидким металлом (сплавом) используют алундовый наконечник 3, прозрачный для наносекундных электромагнитных волн. Провода 6, соединенные с излучателем и тиглем, подключают к генератору НЭМИ 7. Плавку проводят на установке «Параболоид-4» конструкции ЦНИИТМАШа.
Генератор НЭМИ (ГНИ-01-1-6), изготовленный Южно-Уральским государственным университетом, имеет следующие параметры:
- полярность импульсов - положительная;
- амплитуда импульсов более 8 кВ;
- длительность импульсов - 0,5 нс;
- мощность одного импульса более 1 МВт;
- максимальная допустимая частота следования генерируемых импульсов - 1 кГц;
- задержка выходного импульса относительно фронта импульса запуска- 120 нс;
- максимальный ток, потребляемый генератором во всем диапазоне питающих напряжений, не более 1,7 А при частоте 61 кГц.
Источники
1. М.В.Мальцев. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов. 2-ое издание, переработанное и дополненное. Изд-во «Металлургия». М. 1970, с.129-130.
2. А.П.Смирягин, Н.А.Смирягина, А.В.Белова. Промышленные цветные металлы и сплавы. Металлургия, 1974, с.9.
3. М.В.Мальцев, Т.А.Барсукова, Ф.А.Барин. Металлография цветных металлов и сплавов. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии. 1960, с.16.
4. И.Г.Кожевников, Л.А.Новицкий. Теплофизические свойства материалов при низких температурах. Справочник. М.: Машиностроение. 1982, с.28.
5. А.Н.Вальский, Е.М.Сергиевская. Теория металлургических процессов. М.: Металлургия. 1968, 344 с.
6. К.Г.Семенов, Б.А.Фогенков, Д.П.Ловцов. Совершенствование технологии подготовки расплава меди для литья слитков. // Литейщик России. 2002, №2, с.30-32.
7. Патент RU 2198945 С2, C 22 F 3/00, 20.02.2003.
Примеры реализации способа.
Пример 1
Нагревают медь до 1250°С, после пятиминутной выдержки при этой же температуре обрабатывают жидкую фазу НЭМИ в течение 5, 10, 15, 20 и 25 минут. После отключения генератора расплав охлаждают со скоростью 20°С/мин до 300°С. Затем изучают влияние продолжительности обработки жидкой фазы (0, 5, 10, 15, 20 и 25 минут) на теплопроводность электролитической меди марки МО.
Пример 2
Нагревают бронзу до 1250°С, после пятиминутной выдержки при этой температуре обрабатывают жидкую фазу НЭМИ в течение 5, 10, 15 и 20 минут. После отключения генератора расплав охлаждают со скоростью 20°С/мин до 300°С. Затем изучают влияние продолжительности обработки расплава (0, 5, 10, 15 и 20 минут) на теплопроводность оловянистой бронзы (Cu+6,0 мас.% Sn).
В результате установлено, что максимальную теплопроводность меди наблюдают при 10-минутной обработке жидкой фазы НЭМИ при 1250°С. Теплопроводность меди возрастает в 1,5 раза (фиг.2). Максимальную теплопроводность бронзы наблюдают при продолжительности обработки расплава НЭМИ, равной 15 минут. Теплопроводность бронзы возрастает почти в 2,0 раза (фиг.3).
В обоих примерах при оптимальной продолжительности обработки расплава НЭМИ также наблюдается максимальное значение плотности (d).
Claims (1)
- Способ обработки расплава меди и оловянистой бронзы, включающий обработку расплава наносекундными электромагнитными импульсами НЭМИ, отличающийся тем, что перед обработкой электромагнитными импульсами расплав выдерживают при температуре 1250°С в течение 5 мин, а последующую обработку электромагнитными импульсами проводят при этой же температуре в течение 10-15 мин, затем расплав охлаждают со скоростью 20°/мин до 300°С.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005107842/02A RU2287605C1 (ru) | 2005-03-21 | 2005-03-21 | Способ обработки расплава меди и ее сплавов наносекундными электромагнитными импульсами нэми для повышения их теплопроводности |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005107842/02A RU2287605C1 (ru) | 2005-03-21 | 2005-03-21 | Способ обработки расплава меди и ее сплавов наносекундными электромагнитными импульсами нэми для повышения их теплопроводности |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005107842A RU2005107842A (ru) | 2006-09-10 |
RU2287605C1 true RU2287605C1 (ru) | 2006-11-20 |
Family
ID=37112190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005107842/02A RU2287605C1 (ru) | 2005-03-21 | 2005-03-21 | Способ обработки расплава меди и ее сплавов наносекундными электромагнитными импульсами нэми для повышения их теплопроводности |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2287605C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2623390C1 (ru) * | 2016-03-09 | 2017-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" | Способ обработки расплава чугуна наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) |
-
2005
- 2005-03-21 RU RU2005107842/02A patent/RU2287605C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КУРДЮМОВ А.В. и др. Производство отливок из сплавов цветных металлов. - М.: МИСИС, 1996, с.21, 260-261, 268-269. ШИПОВ Г.И. Теория физического вакуума. - М.: Наука, 1997, с.251-253. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2623390C1 (ru) * | 2016-03-09 | 2017-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" | Способ обработки расплава чугуна наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005107842A (ru) | 2006-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Arh et al. | Electroslag remelting: A process overview | |
CN107164639B (zh) | 一种电子束层覆式凝固技术制备高温合金的方法 | |
CN102912152B (zh) | 抑制高Nb含量的高温合金宏观偏析的真空电弧重熔方法 | |
RU2672651C1 (ru) | Способ получения высоколегированного жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ на никелевой основе | |
CN107586977B (zh) | 一种高强高导铜合金棒材的制备方法 | |
CN108220662A (zh) | 一种碳微合金化Cu-Fe系材料及制备方法 | |
CN105274365A (zh) | 一种钛合金的制备工艺 | |
CN103526038B (zh) | 一种高强度高塑性twip钢电渣重熔生产方法 | |
CN105618723B (zh) | 一种基于惰性气氛的钛合金自耗电极凝壳熔炼铸造工艺 | |
CN110423904B (zh) | 一种电子束熔炼均质化高纯化制备Ni-Cr-Co-Fe-Mn高熵合金的方法 | |
CN104141101A (zh) | 一种脉冲电流辅助铝合金均匀化热处理方法 | |
RU2287605C1 (ru) | Способ обработки расплава меди и ее сплавов наносекундными электромагнитными импульсами нэми для повышения их теплопроводности | |
CN103820666A (zh) | 一种细晶铜铬合金的制备方法 | |
Wang et al. | Effect of electrical parameters and slag system on macrostructure of electroslag ingot | |
Ahmadi et al. | Evaluation of the electroslag remelting process in medical grade of 316LC stainless steel | |
CN104128592A (zh) | 一种脉冲电流细化金属凝固组织的装置 | |
Schwenk et al. | Role and effects of slag components in ESR processes | |
CN108165814A (zh) | 一种碳微合金化Cu-Cr系材料及其制备方法 | |
RG et al. | Processing of Fe3Al based intermetallic alloys through electroslag remelting | |
US1955726A (en) | Method of melting copper to produce dense castings low in oxygen | |
RU2770807C1 (ru) | Способ получения заготовки из низколегированных сплавов на медной основе | |
RU2807237C1 (ru) | Способ выплавки жаропрочных сплавов на медной основе | |
Satya Prasad et al. | Electroslag crucible melting of age hardening copper–chromium alloy | |
RU2731540C1 (ru) | Способ получения хромовой бронзы | |
Schneider et al. | A first approach for electroslag remelting of CuCrZr alloys using pure copper as an example |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070322 |