RU2529339C2

RU2529339C2 - Method to produce melt with damaged structure for hydrogen accumulators

Info

Publication number: RU2529339C2
Application number: RU2013113425/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Голодяев; Алла Витальевна Звягинцева
Original assignee: Александр Иванович Голодяев; Алла Витальевна Звягинцева
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-09-27
Also published as: RU2013113425A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: direct current is supplied to an alloy in the mode of crystallisation and cooling along with the application of modulated signal in the form of a pulse alternating current on the carrier of the DC. The direct current flows in the whole volume of the alloy and the alternating current - on the alloy surface. By means of modulating the signal of the alternating pulse current the alloy crystals abruptly change their internal polarity at each change of the pulse current polarity. At the initial crystallisation moment the above leads to the destruction of normal crystallisation mode. Multiple defects of crystal structure appear. The rate of the crystal growth is dramatically limited and new crystals with damaged structure are formed. The structure defects are the centres for hydrogen atom penetration at charging the hydrogen accumulators.

EFFECT: production of defect crystals with homogenous structure in whole alloy volume.

Description

Изобретение относится к металлургической и электрохимической промышленности и может быть использовано при изготовлении сплавов для аккумуляторов водорода и термообработки сталей и других металлов, для увеличения прочности без процесса закалки.The invention relates to the metallurgical and electrochemical industries and can be used in the manufacture of alloys for hydrogen batteries and heat treatment of steels and other metals, to increase strength without the hardening process.

Известен способ «СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДОПОГЛОТИТЕЛЬНЫХ СПЛАВОВ СЛОЖНОГО СОСТАВА». Патент RU №2219274 С1? МПК 7 С22С 28/00, С22В 9/20. Заявка 2002113856/02, 27.05.2002.The known method "METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN-ABSORBING ALLOYS OF COMPLEX COMPOSITION". Patent RU No. 2219274 C1? IPC 7 С22С 28/00, С22В 9/20. Application 2002113856/02, 05.27.2002.

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению сплавов, состав которых обеспечивает возможность поглощения и выделения водорода. В способе проводят не менее четырех переплавов с последующей скоростью кристаллизации слитка менее 0,6 мм/с, а заключительный переплав - с последующей скоростью кристаллизации слитка более 0,6 мм/с. Изобретение позволяет на стандартном оборудовании повысить производительность процесса получения сплавов на основе РЗМ в 2,5 раза и обеспечивает получение сплавов с высокими техническими характеристиками, стабильными свойствами для использования в качестве компонентов тепловых насосов, аккумуляторов водорода(прототип).The invention relates to metallurgy, namely to the production of alloys, the composition of which provides the possibility of absorption and evolution of hydrogen. In the method, at least four remelts are carried out with a subsequent ingot crystallization rate of less than 0.6 mm / s, and a final remelting with a subsequent ingot crystallization rate of more than 0.6 mm / s. The invention allows to increase the productivity of the process of producing alloys based on rare-earth metals by standard equipment by 2.5 times and provides alloys with high technical characteristics, stable properties for use as components of heat pumps, hydrogen batteries (prototype).

Недостатком является невозможность получения дефектов структуры кристалла однородно во всем объеме металла или сплава. The disadvantage is the inability to obtain defects in the structure of the crystal uniformly throughout the volume of the metal or alloy.

Известно устройство «СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ СТРУКТУРЫ ОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ». Заявка RU №2000122137 А, МПК 7 В02С 19/18. Способ разрушения структуры органических материалов посредством множественной перфорации, отличающийся тем, что перфорация производится частицами, перемещающимися под действием магнитного поля.A device is known “METHOD AND DEVICE FOR DESTRUCTION OF THE STRUCTURE OF ORGANIC MATERIALS". Application RU No.2000122137 A, IPC 7 V02C 19/18. A method of destroying the structure of organic materials through multiple perforations, characterized in that the perforation is carried out by particles moving under the influence of a magnetic field.

2. Устройство для разрушения структуры органических материалов, содержащее источник магнитного поля и частицы, перфорирующие материал, отличающееся тем, что частицы обладают магнитными характеристиками, отличными от магнитных характеристик разрушаемых материалов.2. A device for destroying the structure of organic materials, containing a magnetic field source and particles perforating the material, characterized in that the particles have magnetic characteristics different from the magnetic characteristics of the materials being destroyed.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что источник магнитного поля обладает способностью изменять параметры магнитного поля.3. The device according to claim 2, characterized in that the source of the magnetic field has the ability to change the parameters of the magnetic field.

4. Устройство по пп.2 и 3, отличающееся тем, что частицы, перфорирующие материал, обладают ферромагнитными свойствами.4. The device according to claims 2 and 3, characterized in that the particles perforating the material have ferromagnetic properties.

5. Устройство по пп.2-4, отличающееся тем, что частицы имеют размер 0,00000000000001-0,01 м.5. The device according to claims 2-4, characterized in that the particles have a size of 0.00000000000001-0.01 m.

Недостатком является невозможность работы устройства с металлом или сплавом при температуре остывания и кристаллизации.The disadvantage is the inability to work with metal or alloy at a temperature of cooling and crystallization.

Известно устройство «УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ СЛИТКОВ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ». Заявка RU №94027795 А1, МПК 6 B22D 11/01.A device is known "DEVICE FOR CONTINUOUS CASTING OF INGOTS IN AN ELECTROMAGNETIC FIELD". Application RU No. 94027795 A1, IPC 6 B22D 11/01.

Устройство для непрерывного литья слитков в электромагнитном поле относится к металлургии и может быть использовано при отливке плоских слитков, например, из алюминия и его сплавов. Задача изобретения - сокращение потерь металла при последующей прокатке. Устройство для литья содержит индуктор 1, выполненный металлическим незамкнутым с внутренними полостями для охладителя, токопроводы 2, источник питания 3 и немагнитный экран. В угловых участках индуктора и экрана выполнены углубления 5. Новым является то, что угловые части индуктора 1 и экрана выполнены в виде криволинейного поперечного сечения или сечение имеет форму полукруга. Углубления 5 соединены со смежными боковыми участками посредством вогнутых криволинейных переходных участков 6.A device for continuous casting of ingots in an electromagnetic field relates to metallurgy and can be used in the casting of flat ingots, for example, from aluminum and its alloys. The objective of the invention is the reduction of metal loss during subsequent rolling. The casting device comprises an inductor 1 made of metal open with internal cavities for a cooler, conductors 2, a power source 3 and a non-magnetic screen. Recesses 5 are made in the angular portions of the inductor and the shield. It is new that the angular parts of the inductor 1 and the shield are made in the form of a curved cross section or the cross section is in the form of a semicircle. The recesses 5 are connected to adjacent side sections by means of concave curved transitional sections 6.

Недостатком является невозможность работы устройства металлом или сплавом при температуре остывания и кристаллизации с повреждением структуры кристаллов.The disadvantage is the inability to operate the device with a metal or alloy at a cooling and crystallization temperature with damage to the crystal structure.

Техническим результатом (целью изобретения) является получение однородных по структуре и объему металла или сплава с одинаковой структурой кристаллов, причем кристаллы имеют нарушенную внутреннюю структуру для увеличения числа дефектов, являющихся центрами проникновения атомов водорода при зарядке аккумуляторов водорода, и мелкие разрушенные кристаллы имеют большую механическую прочность.The technical result (the purpose of the invention) is to obtain crystals that are homogeneous in structure and volume of metal or alloy with the same structure, the crystals having a broken internal structure to increase the number of defects that are centers of penetration of hydrogen atoms when charging hydrogen accumulators, and small broken crystals have greater mechanical strength .

Технический результат достигается тем, что в режиме кристаллизации и охлаждения металла или сплава на несущую постоянного тока подается модулированный сигнал в виде импульсного переменного тока. На чертеже изображен график модулированного сигнала импульсного тока.The technical result is achieved in that in the crystallization and cooling mode of a metal or alloy, a modulated signal in the form of a pulsed alternating current is supplied to a DC carrier. The drawing shows a graph of a modulated pulse current signal.

Способ повреждения структуры кристаллов металла и сплавов выполняется в режиме кристаллизации и охлаждения. На металл или сплав подается постоянный ток, и на него подается модулированный сигнал в виде импульсного переменного тока. Постоянный ток протекает по всему объему металла или сплава. Переменный ток протекает по поверхности металла. Методом модуляции сигнала переменный импульсный ток заставляет кристаллы резко изменять свою внутреннюю полярность при каждом изменении полярности импульсного тока. В начальный момент кристаллизации это приводит к разрушению нормального режима кристаллизации. Появляются многочисленные дефекты структуры кристаллов. Рост величины кристаллов сильно ограничивается. Создаются новые и новые кристаллы с дефектной структурой. Изменение химической составляющей кристаллов не происходит.A method of damaging the structure of metal crystals and alloys is performed in the crystallization and cooling mode. A direct current is supplied to the metal or alloy, and a modulated signal in the form of a pulsed alternating current is supplied to it. Direct current flows throughout the volume of the metal or alloy. Alternating current flows over the surface of the metal. By modulating the signal, an alternating pulse current causes the crystals to sharply change their internal polarity with each change in the polarity of the pulse current. At the initial moment of crystallization, this leads to the destruction of the normal crystallization mode. Numerous defects in the structure of crystals appear. The growth of crystals is severely limited. New and new crystals with a defective structure are created. A change in the chemical component of the crystals does not occur.

Технико-экономические показатели способа повреждения структуры кристаллов металла и сплавов значительно выше аналогов и прототипа.Technical and economic indicators of the method of damage to the structure of metal crystals and alloys are significantly higher than analogues and prototype.

Claims

A method for producing an alloy with a disturbed structure for hydrogen accumulators, characterized in that in the process of crystallization and cooling of the alloy a direct current is supplied to the melt with a modulated signal being applied to the DC carrier in the form of a pulsed alternating current.