RU2288964C1 - Composition material production process - Google Patents

Composition material production process Download PDF

Info

Publication number
RU2288964C1
RU2288964C1 RU2005113442/02A RU2005113442A RU2288964C1 RU 2288964 C1 RU2288964 C1 RU 2288964C1 RU 2005113442/02 A RU2005113442/02 A RU 2005113442/02A RU 2005113442 A RU2005113442 A RU 2005113442A RU 2288964 C1 RU2288964 C1 RU 2288964C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filler
melt
metal
particles
dispersed particles
Prior art date
Application number
RU2005113442/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Тимофеевич Готовчиков (RU)
Виталий Тимофеевич Готовчиков
Виктор Александрович Середенко (RU)
Виктор Александрович Середенко
Валентин Васильевич Шаталов (RU)
Валентин Васильевич Шаталов
Александр Андрианович Белоусов (RU)
Александр Андрианович Белоусов
Владимир Николаевич Капленков (RU)
Владимир Николаевич Капленков
Сергей Васильевич Сиденко (RU)
Сергей Васильевич Сиденко
зев Олег Иванович Кн (RU)
Олег Иванович Князев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Федеральное агентство по атомной энергии
ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии" (ФГУП "ВНИИХТ")
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 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Федеральное агентство по атомной энергии, ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии" (ФГУП "ВНИИХТ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Федеральное агентство по атомной энергии
Priority to RU2005113442/02A priority Critical patent/RU2288964C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2288964C1 publication Critical patent/RU2288964C1/en

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy, namely production of cermet materials, possibly used for manufacturing shields protecting against ionizing irradiation, carrying carcasses of containers for transporting and storing irradiated nuclear fuel and radioactive waste materials.
SUBSTANCE: method comprises steps of mixing ceramic filler and metallic melt containing metal or element being ion of filler and(or) matter being reducing agent for filler; using filler with finely dispersed and coarsely dispersed particles; at first mixing metallic melt with finely dispersed particles and then - with coarsely dispersed particles. In second variant of invention coarsely dispersed particles are impregnated with metallic melt mixed with finely dispersed particles; cooling prepared mixture till its solidification in ingot mold of predetermined shape.
EFFECT: possibility for producing composition materials in wide range of their contents and with highly improved operational properties.
9 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к технологии производства композиционных материалов (композитов), преимущественно керамикометаллических (керметов) на основе тугоплавких оксидов обедненного урана и сталей и литых изделий из них, являющихся защитными экранами от ионизирующего излучения и несущими каркасами в контейнерах для транспортировки и хранения облученного ядерного топлива (ОЯТ) и радиоактивных отходов (РАО).The invention relates to a technology for the production of composite materials (composites), mainly ceramic-metal (cermets) based on refractory depleted uranium oxides and steels and cast products from them, which are protective shields from ionizing radiation and supporting frames in containers for transporting and storing irradiated nuclear fuel (SNF) ) and radioactive waste (RW).

Известен способ получения композиционных материалов путем добавления твердых компонентов в металлический расплав и перемешивания при температуре расплава, находящейся в интервале между температурой солидуса и температурой ликвидуса (А.С. СССР 398663, опубл. 27.09.1973 г., бюлл. №38).A known method for producing composite materials by adding solid components to a metal melt and mixing at a melt temperature in the range between solidus temperature and liquidus temperature (AS USSR 398663, publ. 09/27/1973, bull. No. 38).

Недостатком является невозможность получения по данному способу керметов со значительным (более 5 объем %) содержанием тугоплавкого керамического материала - наполнителя, т.к. большое суммарное содержание твердой фазы в расплаве, состоящей из наполнителя и собственно твердой фазы металлического расплава при весьма высокой вязкости последнего ниже температуры ликвидуса, приводит к резкому снижению его текучести, что исключает получение гомогенного и качественного целевого продукта.The disadvantage is the impossibility of obtaining cermets with a significant (more than 5 volume%) content of the refractory ceramic material - filler, because a large total solid phase content in the melt, consisting of a filler and the actual solid phase of the metal melt at a very high viscosity of the latter below the liquidus temperature, leads to a sharp decrease in its fluidity, which eliminates the obtaining of a homogeneous and high-quality target product.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения композиционных материалов и изделий из них, включающий смешение металлического расплава и наполнителя путем принудительной подачи расплава в пространство между твердыми сферическими частицами наполнителя и охлаждения до затвердевания (Современные способы литья. Справочник. М., "Машиностроение", 1991 г., стр.50, пункт 3).The closest in technical essence and the achieved result is a method for producing composite materials and products from them, comprising mixing a metal melt and a filler by forcing the melt into the space between the solid spherical particles of the filler and cooling to solidify (Modern casting methods. Reference. M., " Engineering ", 1991, p. 50, paragraph 3).

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

- невозможность варьирования соотношением металлической фазы и наполнителя. Объем, занимаемый сферическими частицами наполнителя, находится практически всегда на одном и том же уровне - 5/8 или 62,5% от объема получаемого композита;- the impossibility of varying the ratio of the metal phase and the filler. The volume occupied by the spherical particles of the filler is almost always at the same level - 5/8 or 62.5% of the volume of the composite obtained;

- применение наполнителя в виде сферических частиц не всегда позволяет получить композит с заданными свойствами;- the use of a filler in the form of spherical particles does not always allow to obtain a composite with desired properties;

- если металл химически инертен по отношению к наполнителю, как в системе диоксид урана - сталь, получаемый кермет/композит имеет резкую границу раздела фаз между металлом и наполнителем, что не обеспечивает ряда физических и эксплуатационных (прочность, жаропрочность, способность поглощать ионизирующее излучение и др.) свойств.- if the metal is chemically inert with respect to the filler, as in the uranium dioxide – steel system, the resulting cermet / composite has a sharp phase boundary between the metal and the filler, which does not provide a number of physical and operational (strength, heat resistance, ability to absorb ionizing radiation, etc. .) properties.

Техническим результатом решения является разработка экономичного способа получения композиционных материалов, преимущественно керметов, и изделий из них с широким диапазоном составов и высоким уровнем эксплуатационных свойств, таких как удельная плотность, гомогенность, пластичность, коррозионная стойкость, прочность, эффективность поглощения ионизирующего излучения и др.The technical result of the solution is to develop an economical method for producing composite materials, mainly cermets, and products from them with a wide range of compositions and a high level of operational properties, such as specific gravity, homogeneity, ductility, corrosion resistance, strength, absorption efficiency of ionizing radiation, etc.

Технический результат достигается тем, что в известном способе получения композиционных материалов и изделий из них, включающем смешение металлического расплава с частицами керамического наполнителя и охлаждения полученной смеси до затвердевания в изложнице заданной формы, согласно изобретению металлический расплав предварительно смешивают с мелкодисперсными частицами керамического наполнителя, а затем с крупнодисперсными частицами наполнителя, смешение ведут в присутствии металла или элемента, являющегося ионом керамического наполнителя, и/или вещества, являющегося восстановителем для керамического наполнителя.The technical result is achieved by the fact that in the known method for producing composite materials and products from them, comprising mixing a metal melt with particles of a ceramic filler and cooling the resulting mixture to solidify in a mold of a given shape, according to the invention, the metal melt is pre-mixed with fine particles of ceramic filler, and then with coarse particles of the filler, mixing is carried out in the presence of a metal or element, which is a ceramic ion a filler and / or a reducing agent for the ceramic filler.

Процесс осуществляют в индукционной печи с металлическим секционированным охлаждаемым тиглем - (ИПХТ), прозрачным для электромагнитного поля, при электромагнитном перемешивании расплава.The process is carried out in an induction furnace with a metal sectioned cooled crucible - (IPCT), transparent to the electromagnetic field, with electromagnetic stirring of the melt.

Частота индукционных токов составляет 1-100000 Гц.The frequency of induction currents is 1-100000 Hz.

Характерный размер мелкодисперсных частиц наполнителя, вводимого в расплав, составляет 0,001-9999 мкм.The characteristic size of the fine particles of the filler introduced into the melt is 0.001-9999 microns.

Количество мелкодисперсных частиц наполнителя, вводимого в расплав, составляет 0,01-91% от объема смеси.The number of fine particles of the filler introduced into the melt is 0.01-91% of the volume of the mixture.

Характерный размер крупнодисперсных частиц наполнителя, вводимого в расплав, составляет 0,0001-199 мм.The characteristic size of the coarse particles of the filler introduced into the melt is 0.0001-199 mm.

Количество крупнодисперсных частиц наполнителя, вводимого в расплав, составляет 0,01-65% от объема смеси.The amount of coarse particles of the filler introduced into the melt is 0.01-65% of the volume of the mixture.

Количество вводимого в расплав металла, являющегося основой наполнителя, и/или вещества, являющегося восстановителем для наполнителя, составляет 0,01-91 мас.% от стехиометрически необходимого для восстановления наполнителя до элементного состояния.The amount introduced into the melt of the metal, which is the basis of the filler, and / or the substance, which is the reducing agent for the filler, is 0.01-91 wt.% Of the stoichiometrically necessary to restore the filler to the elemental state.

Мелкодисперсные и/или крупнодисперсные частицы твердого наполнителя в форме гранул и/или порошка получают измельчением плавленого наполнителя и/или диспергированием его расплава.Fine and / or coarse particles of solid filler in the form of granules and / or powder are obtained by grinding the fused filler and / or dispersing its melt.

Мелкодисперсные и/или крупнодисперсные частицы наполнителя вводят в металлический расплав в расплавленном состоянии.Fine and / or coarse particles of the filler are introduced into the molten metal in the molten state.

Введение в металлический расплав на первой стадии процесса мелкодисперсных частиц твердого наполнителя и последующее смешение этого расплава с крупнодисперсными частицами (гранулы, порошок и др.) методом принудительной пропитки засыпки из этих частиц позволяет значительно повысить (до 95 объем. %) максимальное содержание наполнителя в композите/кермете по сравнению со способом прототипа (62,5 объем.%).The introduction of finely dispersed particles of a solid filler into a metal melt at the first stage of the process and subsequent mixing of this melt with coarse particles (granules, powder, etc.) by the method of forced impregnation of the backfill from these particles can significantly increase (up to 95 vol.%) The maximum filler content in the composite / cermet in comparison with the method of the prototype (62.5 volume.%).

Смешение металлического расплава с наполнителем путем погружения гранул или крупного порошка наполнителя в расплав позволяет избегать создания плотноупакованной структуры из частиц наполнителя, как это имеет место в способе по прототипу. Особенно эффективно это удается осуществить при перемешивании расплава, когда погружаемые частицы наполнителя попадают в поток перемешиваемого (движущегося) металла. Тем самым создаются условия для более широко варьирования соотношением наполнителя и металла. При определенных условиях становится возможным получение сплошного металлического каркаса, содержащего мелкодисперсные частицы наполнителя. Такой каркас позволяет обеспечить более высокую пластичность и вязкость кермета и изделий из него.Mixing a metal melt with a filler by immersing granules or coarse filler powder in the melt avoids creating a close-packed structure of filler particles, as is the case in the prototype method. This is especially effective when the melt is mixed, when the immersed particles of the filler fall into the flow of the stirred (moving) metal. This creates the conditions for more widely varying the ratio of filler to metal. Under certain conditions, it becomes possible to obtain a solid metal frame containing fine particles of a filler. Such a framework makes it possible to provide higher ductility and viscosity of the cermet and articles thereof.

Следовательно, в обоих вариантах смешения - принудительной пропиткой и погружением, становится возможным получать кермет более равномерный по составу и, как следствие, обладающий более высоким уровнем физических и эксплуатационных характеристик.Therefore, in both mixing variants - forced impregnation and immersion, it becomes possible to obtain cermet more uniform in composition and, as a result, possessing a higher level of physical and operational characteristics.

Количества смешиваемых с металлическим расплавом мелкодисперсных и крупнодисперсных частиц керамического наполнителя, их характерные размеры, а также соотношение между ними, определяется конкретной целью, для которой производят кермет и изделия из него, и зависит от таких физических характеристик компонентов кермета (металла и наполнителя) как удельная плотность, температура плавления и др.The amounts of fine and coarse particles of a ceramic filler mixed with a metal melt, their characteristic sizes, and also the ratio between them, is determined by the specific purpose for which cermet and articles from it are produced, and depends on such physical characteristics of cermet components (metal and filler) as the specific density, melting point, etc.

Введение в металлический расплав металла или элемента, являющегося ионом керамического наполнителя (если наполнителем является соединение, состоящее из неметаллов, например SiO2, В2О3, В4С и др.), и/или вещества, являющегося восстановителем для наполнителя, приводит к частичному восстановлению этого наполнителя до соединений с содержанием аниона ниже, чем стехиометрическое. Такой наполнитель более активен по отношению к металлическому расплаву за счет освободившихся валентных связей, образовавшихся после удаления части аниона, и лучше смачивается этим расплавом. Это, в конечном счете, обеспечивает повышение качества получаемого кермета. Вид, а также количество металла или элемента, являющегося катионом керамического наполнителя, и/или вещества, являющегося восстановителем для наполнителя, определяется в каждом конкретном случае спецификой технологического процесса и требованиями к получаемому кермету.The introduction of a metal or element that is an ion of a ceramic filler into the metal melt (if the filler is a compound consisting of non-metals, for example SiO 2 , B 2 O 3 , B 4 C, etc.) and / or a substance that is a reducing agent for the filler, leads to a partial reduction of this filler to compounds with anion content lower than stoichiometric. Such a filler is more active with respect to the metal melt due to the released valence bonds formed after removal of part of the anion, and is better wetted by this melt. This ultimately provides improved quality of the resulting cermet. The type, as well as the amount of metal or element, which is the cation of the ceramic filler, and / or the substance, which is the reducing agent for the filler, is determined in each case by the specifics of the process and the requirements for the resulting cermet.

Весь цикл процесса получения кермета и изделий из него, включая операции охлаждения до затвердевания или слива в изложницу, наиболее эффективно проводить в одной или нескольких последовательно установленных ИПХТ со сливными устройствами. Проведение процесса в тиглях, прозрачных для индукционных токов, обеспечивает возможность практически безынерционного управления процессом электромагнитного перемешивания, а также управления температурным режимом плавки и охлаждения. Поскольку срок службы холодных тиглей достигает 20 лет и более, при работе с радиоактивными материалами это позволяет практически избегать образования радиоактивных отходов в виде отработанных тигельных материалов.The entire cycle of the process of obtaining cermet and products from it, including the cooling operation before hardening or pouring into the mold, is most efficiently carried out in one or more series-installed IPCP with drainage devices. Carrying out the process in crucibles transparent to induction currents makes it possible to practically inertialessly control the process of electromagnetic stirring, as well as control the temperature regime of melting and cooling. Since the life of cold crucibles reaches 20 years or more, when working with radioactive materials this allows you to practically avoid the formation of radioactive waste in the form of spent crucible materials.

Процесс получения всех составляющих исходного керамического наполнителя с максимальной удельной плотностью: крупного порошка и/или крупных гранул, а также мелкодисперсного порошка и/или мелкодисперсных гранул, проводится методом измельчения плавленого наполнителя и/или диспергированием его расплав. Весьма экономически эффективно вводить тугоплавкие наполнители в металлический расплав в жидком состоянии, т.к. при этом не требуется повторных затрат на их плавление.The process of obtaining all the components of the initial ceramic filler with a maximum specific gravity: coarse powder and / or large granules, as well as fine powder and / or fine granules, is carried out by grinding the fused filler and / or dispersing its melt. It is very cost-effective to introduce refractory fillers into the molten metal in the liquid state, because it does not require repeated costs for their melting.

Процесс получения кермета диоксид обедненного урана (ДОУ) - сталь осуществляют следующим образом. В ИПХТ загружают сталь и металлический уран, являющийся в данном опыте и ионом керамического наполнителя, и/или вещества, являющегося восстановителем для UO2, расплавляют и гомогенизируют расплав за счет выдержки при электромагнитном перемешивании. Далее в полученный расплав загружают мелкодисперсную фракцию ДОУ и равномерно распределяют также за счет электромагнитного перемешивания. При этом происходит частичное восстановления ДОУ от стехиометрического состава, соответствующего формуле UO2 и не взаимодействующего с расплавом стали (как углеродистой, так и нержавеющей) и даже не смачиваемого этим расплавом, до UO2-х, который более активен по отношению к расплаву стали за счет освободившихся валентных связей после удаления части кислорода и лучше смачивается последним. Далее возможны два варианта:The process of obtaining cermet depleted uranium dioxide (DOW) - steel is as follows. Steel and metallic uranium, which in this experiment is also an ion of a ceramic filler and / or a substance that is a reducing agent for UO 2 , are melted and homogenized in the IPCT, the melt is homogenized by exposure to electromagnetic stirring. Next, the finely dispersed fraction of DOW is loaded into the obtained melt and evenly distributed by electromagnetic stirring. In this case, partial restoration of the DOC from the stoichiometric composition corresponding to the UO 2 formula and not interacting with the steel melt (both carbon and stainless) and not even wetted by this melt, to UO 2 , which is more active with respect to the steel melt, occurs. the account of the released valence bonds after removal of part of the oxygen and is better wetted by the latter. Two options are possible:

1) в полученный расплав вводят крупнодисперсные частицы ДОУ и металлический уран, и равномерно распределяют за счет электромагнитного перемешивания. Полученную смесь либо охлаждают непосредственно в ИПХТ, не прекращая перемешивания и кристаллизуют, либо сливают в изложницу, как правило, подогреваемую, охлаждают, как правило, при электромагнитном перемешивании в изложнице и кристаллизуют;1) coarse-dispersed particles of DOW and metallic uranium are introduced into the obtained melt, and evenly distributed by electromagnetic stirring. The resulting mixture is either cooled directly in IPCT without stopping mixing and crystallized, or poured into a mold, usually heated, cooled, as a rule, by electromagnetic stirring in the mold and crystallized;

2) полученным расплавом пропитывают засыпку из крупнодисперсных частиц диоксида урана. При работе по варианту 2 металлический уран загружается в тигель до и после загрузки мелкодисперсной фракции ДОУ, но суммарное количество меньше, чем при работе по варианту 1, т.к. при пропитке расплавом, содержащим металлический уран, крупнодисперсной фракции ДОУ восстановлению подвергает только поверхностный слой частиц ДОУ. Пропитка осуществляется расплавом с температурой, при которой весь расплав или та его часть, в которой сконцентрирован металлический уран, находится в течение 10-120 мин в жидком состоянии, поскольку требуется время на протекание реакции восстановления UO2 до UO2-x на поверхности гранул UO2, находящихся в изложнице.2) the melt is impregnated with a backfill of coarse particles of uranium dioxide. When working according to option 2, metallic uranium is loaded into the crucible before and after loading the finely dispersed fraction of DOE, but the total amount is less than when working according to option 1, because when impregnated with a melt containing metallic uranium, the coarse fraction of the DOE undergoes restoration only the surface layer of the particles of DOE. Impregnation is carried out by a melt with a temperature at which the entire melt or that part of it in which metallic uranium is concentrated is in a liquid state for 10-120 minutes, since it takes time for the reaction of reduction of UO 2 to UO 2-x to take place on the surface of UO granules 2 found in the mold.

Эксперименты, подтверждающие эффективность предлагаемого способа, проводились на вакуумной установке ИПХТ-200 с холодным тиглем диаметром 200 мм, мощностью 630 кВт, частотой тока индуктора 2400 Гц, оборудованной устройством для погрузки компонентов шихты в процессе плавки без разгерметизации плавильной камеры, устройством для донного слива расплава в изложницу, расположенную внутри плавильной камеры.Experiments confirming the effectiveness of the proposed method were carried out on an IPHT-200 vacuum installation with a cold crucible with a diameter of 200 mm, a power of 630 kW, an inductor current frequency of 2400 Hz, equipped with a device for loading charge components during the melting process without depressurization of the melting chamber, and a device for bottom discharge of the melt into the mold located inside the melting chamber.

Пример 1. В холодный тигель загружали 30 кг стали 12X18Н10Т, 400 г металлического урана, расплавляли в атмосфере аргона и выдерживали расплав в течение 18 мин для равномерного и распределения урана в стали за счет электромагнитного перемешивания. В полученный расплав загружали 10 кг мелкодисперсного порошка UO2 с характерным размером частиц, равным 0,5 мкм, и выдерживали при перемешивании в течение 30 мин. Далее в расплав постепенно погружали 30 кг гранул UO2 диаметром 1,5±0,5 мм, а также 1200 г металлического урана и также равномерно распределяли за счет электромагнитного перемешивания в течение 45 мин. Продукты плавки охлаждали в тигле и кристаллизовали. Полученный кермет имел металлизированную матрицу, состоящую из стали с диспергированными в ней мелкодисперсными частицами UO2-х и равномерно распределенными в нем гранулами наполнителя UO2-x, имеющими прочное сцепление с матрицей. Содержание UO2-x в полученном кермете составило 53 объем. %.Example 1. In a cold crucible, 30 kg of 12X18H10T steel, 400 g of uranium metal were loaded, molten in an argon atmosphere and the melt was held for 18 minutes to evenly distribute uranium in steel by electromagnetic stirring. 10 kg of finely divided UO 2 powder with a characteristic particle size of 0.5 μm were loaded into the obtained melt and kept with stirring for 30 minutes. Then, 30 kg of UO 2 pellets with a diameter of 1.5 ± 0.5 mm, as well as 1200 g of uranium metal were gradually immersed in the melt and also evenly distributed by electromagnetic stirring for 45 minutes. Melting products were cooled in a crucible and crystallized. The obtained cermet had a metallized matrix consisting of steel with finely dispersed UO 2 -x particles dispersed in it and UO 2-x filler granules uniformly distributed in it, having strong adhesion to the matrix. The content of UO 2-x in the resulting cermet was 53 vol. %

Пример 2. Отличие от опыта 1 состояло в следующем:Example 2. The difference from experiment 1 was as follows:

1) металлический уран загружали в тигель в количестве 400 г вместе с 30 кг стали и 600 г за 10 мин до слива в изложницу;1) metal uranium was loaded into a crucible in an amount of 400 g together with 30 kg of steel and 600 g 10 minutes before draining into the mold;

2) количество мелкодисперсного порошка UO2, загружаемого в расплав составило 19 кг;2) the amount of finely divided powder UO 2 loaded into the melt was 19 kg;

3) время выдержки для распределение в расплаве стали мелкодисперсного порошка UO2-x увеличили до 50 мин;3) the exposure time for the distribution of finely divided powder UO 2-x in the molten steel was increased to 50 min;

4) крупнодисперсные гранулы UO2 диаметром 1,5±0,5 мм в количестве 80 кг загружали в кольцевую массивную изложницу, установленную под сливным устройством холодного тигля.4) coarse granules of UO 2 with a diameter of 1.5 ± 0.5 mm in an amount of 80 kg were loaded into an annular massive mold mounted under a cold crucible drain device.

Первую стадию процесса проводили, как в опыте 1. Полученный расплав стали с равномерно распределенными в нем 19 кг мелкодисперсного порошка UO2-x сливали из тигля в массивную обогреваемую изложницу и принудительно пропитывали находящиеся в ней гранулы, создавая разрежения в изложнице путем откачки аргона через штуцер в нижней ее части и выдерживали пропитывающий расплав перед охлаждением до затвердевания в течение 45 мин при температуре 1680°С. В полученной кольцевой керметной отливке гранулы наполнителя UO2-x, имели прочное сцепление с матрицей. Содержание UO2-x в отливке составило 78 объем. %.The first stage of the process was carried out as in experiment 1. The obtained steel melt with 19 kg of finely dispersed UO 2-x powder evenly distributed in it was poured from the crucible into a massive heated mold and the granules contained in it were forcedly saturated, creating rarefaction in the mold by pumping argon through the nozzle in its lower part, the impregnating melt was maintained before cooling to solidification for 45 minutes at a temperature of 1680 ° C. In the obtained ring cermet casting, the granules of the filler UO 2-x had strong adhesion to the matrix. The content of UO 2-x in the casting was 78 vol. %

Пример 3. Отличие от опыта 2 состояло в следующем:Example 3. The difference from experiment 2 was as follows:

1) вместо металлического урана загружали в тигель вместе с 30 кг стали загружали кремний в количестве 80 г, а еще 320 г кремния загружали за 10 мин до слива в изложницу;1) instead of metallic uranium, 80 g of silicon were loaded into a crucible together with 30 kg of steel, and another 320 g of silicon was loaded 10 minutes before draining into the mold;

2) все операции проводили в вакууме 1×10-3 мм рт.ст., а операцию пропитки при разрежении в изложнице - 1×10-4 мм рт.ст. При проведении процесса в вакууме происходило восстановление UO2 кремнием с образованием UO2-x и газообразного монооксида кремния SiO, который улетучивался из зоны реакции.2) all operations were carried out in a vacuum of 1 × 10 -3 mm Hg, and the impregnation operation in rarefaction in the mold was 1 × 10 -4 mm Hg. During the process in vacuum, UO 2 was reduced by silicon to form UO 2-x and gaseous silicon monoxide SiO, which evaporated from the reaction zone.

В полученной кольцевой керметной отливке гранулы наполнителе UO2-x имели прочное сцепление с матрицей. Содержание UO2-x в отливке составило 78 объем. %.In the obtained ring cermet casting, the granules of the UO 2-x filler had strong adhesion to the matrix. The content of UO 2-x in the casting was 78 vol. %

Claims (9)

1. Способ получения керамикометаллических композиционных материалов, включающий смешение керамического наполнителя и металлического расплава и охлаждение полученной смеси до затвердевания в изложнице заданной формы, отличающийся тем, что осуществляют смешение наполнителя с металлическим расплавом, содержащим металл или элемент, являющийся ионом наполнителя, и/или вещество, являющееся восстановителем для наполнителя, используют керамический наполнитель с мелкодисперсными и крупнодисперсными частицами, при этом металлический расплав смешивают сначала с мелкодисперсными частицами наполнителя, а затем с крупнодисперсными частицами наполнителя или металлический расплав смешивают с мелкодисперсными частицами наполнителя, а затем пропитывают полученной смесью крупнодисперсные частицы наполнителя.1. A method of producing ceramic-metal composite materials, comprising mixing a ceramic filler and a metal melt and cooling the resulting mixture to solidify in a mold of a given shape, characterized in that the filler is mixed with a metal melt containing a metal or element that is a filler ion and / or substance , which is a reducing agent for the filler, use a ceramic filler with fine and coarse particles, with a metal diff First, they are mixed first with fine particles of the filler, and then with coarse particles of the filler, or a metal melt is mixed with fine particles of the filler, and then the coarse particles of the filler are impregnated with the resulting mixture. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешение осуществляют в индукционной печи с металлическим секционированным охлаждаемым тиглем, прозрачным для электромагнитного поля, при электромагнитном перемешивании расплава.2. The method according to claim 1, characterized in that the mixing is carried out in an induction furnace with a metal sectioned cooled crucible, transparent to the electromagnetic field, with electromagnetic stirring of the melt. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что смешение осуществляют при частоте индукционных токов 1-100000 Гц.3. The method according to claim 2, characterized in that the mixing is carried out at a frequency of induction currents of 1-100000 Hz. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют наполнитель с мелкодисперсными частицами размером 0,001-9999 мкм.4. The method according to claim 1, characterized in that they use a filler with fine particles with a size of 0.001-9999 microns. 5. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что используют наполнитель с мелкодисперсными частицами в количестве 0,01-91% от объема смеси.5. The method according to claim 1 or 4, characterized in that they use a filler with fine particles in an amount of 0.01-91% of the volume of the mixture. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют наполнитель с крупнодисперсными частицами размером 0,0001-199 мм.6. The method according to claim 1, characterized in that they use a filler with coarse particles with a size of 0.0001-199 mm 7. Способ по п.1 или 6, отличающийся тем, что используют наполнитель с крупнодисперсными частицами в количестве 1-65% от объема смеси.7. The method according to claim 1 or 6, characterized in that they use a filler with coarse particles in an amount of 1-65% of the volume of the mixture. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что металл или элемент, являющийся ионом наполнителя, и/или вещество, являющееся восстановителем для наполнителя, вводят в расплав в количестве 0,01-91 мас.% от стехиометрически необходимого для восстановления наполнителя до элементного состояния.8. The method according to claim 1, characterized in that the metal or element, which is the filler’s ion, and / or the substance, which is the reducing agent for the filler, is introduced into the melt in an amount of 0.01-91 wt.% From the stoichiometrically necessary to restore the filler to elemental state. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют наполнитель с частицами в форме гранул и/или порошка, полученными измельчением плавленого наполнителя и/или диспергированием его расплава.9. The method according to claim 1, characterized in that they use a filler with particles in the form of granules and / or powder obtained by grinding the fused filler and / or dispersing its melt.
RU2005113442/02A 2005-05-03 2005-05-03 Composition material production process RU2288964C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005113442/02A RU2288964C1 (en) 2005-05-03 2005-05-03 Composition material production process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005113442/02A RU2288964C1 (en) 2005-05-03 2005-05-03 Composition material production process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2288964C1 true RU2288964C1 (en) 2006-12-10

Family

ID=37665608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005113442/02A RU2288964C1 (en) 2005-05-03 2005-05-03 Composition material production process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2288964C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Современные способы литья. Справочник. - М.: Машиностроение, 1991, с.50. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2563444C (en) Improved neutron absorption effectiveness for boron content aluminum materials
FI74047C (en) Process for making aluminum and boron based alloys
KR101206595B1 (en) Improved recycling method for al-b4c composite materials
CN106566966B (en) The magnesium-based composite material of a kind of high-entropy alloy as enhancing base and preparation method thereof
RU2146184C1 (en) Method and apparatus for directional crystallization of melt
TWI385284B (en) Method for refining silicon
US4865645A (en) Nuclear radiation metallic absorber
RU2288964C1 (en) Composition material production process
EP2859970A1 (en) Method for manufacturing boron-containing aluminum plate material
JP7202505B2 (en) Method for preparing lithium-aluminum alloy
RU2518879C2 (en) Method and device for inoculation
Kim et al. Fabrication and evaluation of rare-earth-bearing fuel slugs for sodium-cooled fast reactors
WO2022242992A1 (en) Method and equipment for treatment of molten aluminium metal
Ha et al. Characterization of reused U–10Zr heel residue containing rare-earth elements through surface treatment
RU2679020C2 (en) Neutron-absorbing aluminium matrix composite material, containing gadolini, and method of its obtaining
JP2006077290A (en) Method for producing titanium ingot
EP0425525A1 (en) Method for grain refining of metals
RU2819088C2 (en) Method of producing lithium-aluminum alloy
JP7256385B2 (en) Manufacturing method and manufacturing apparatus for titanium alloy ingot
RU2231419C1 (en) Method for producing pellets and powders of rare, radioactive metals and their alloys
Mehta et al. Laboratory-Scale Development of Lead-Lithium Eutectic Alloy by Magnetohydrodynamic Stirring Technique
JPH0421727A (en) Method and apparatus for producing titanium cast ingot
CN111774758B (en) Flux-cored wire matched with high-strength wear-resistant steel plate for NM400 engineering machinery welding
US3839903A (en) METHOD FOR DETERMINING THE MATRIX COMPOSITION OF A TiNi BASE ALLOY
JP4262662B2 (en) Boron-metal matrix composite having neutron absorption and method for producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200504