RU2691445C1 - Способ получения сплава на основе ванадия с добавлением Ti и Cr в вакуумной дуговой печи - Google Patents
Способ получения сплава на основе ванадия с добавлением Ti и Cr в вакуумной дуговой печи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691445C1 RU2691445C1 RU2017145451A RU2017145451A RU2691445C1 RU 2691445 C1 RU2691445 C1 RU 2691445C1 RU 2017145451 A RU2017145451 A RU 2017145451A RU 2017145451 A RU2017145451 A RU 2017145451A RU 2691445 C1 RU2691445 C1 RU 2691445C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vanadium
- temperature
- titanium
- chromium
- powders
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 abstract 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 abstract 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- 238000010313 vacuum arc remelting Methods 0.000 description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000756 V alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 238000000365 skull melting Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
- C22C27/02—Alloys based on vanadium, niobium, or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/20—Arc remelting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области специальной металлургии и может быть использовано для получения высококачественных сплавов на основе ванадия, содержащих не более 10 мас.% титана и хрома в соотношении 0,8-1,2. В качестве исходных шихтовых материалов используют порошки ванадия, титана и хрома чистотой 99,5% с размерами частиц не более 1 мм, порошки смешивают в соотношении V:Ti:Cr, равном (90-92):(4-5):(4-5), полученную смесь формуют прессованием в цилиндрические образцы диаметром 25 мм, высотой 10 мм, в стальной пресс-форме при давлении 200 МПа, с пористостью спрессованного композита 10-20%, и осуществляют ступенчатую термообработку в вакууме с остаточным давлением 10-10Па, включающую начальный разогрев прессованных образцов до температуры 1000°С со скоростью 500°С в час, далее до температуры 1650°С со скоростью 300-400°С в час и выдержку при температуре 1650°С в течение 0,5-2 ч. Изобретение позволяет снизить потери сплава в 1,5 раза за счет исключения ликвационных процессов при термообработке, а также достичь выхода годного материала на уровне 95-99,0%. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии редких металлов и может быть использовано для получения высококачественных образцов из сплавов на основе ванадия, содержащих не более 10 мас.% титана и хрома при соотношении их содержаний: 0,8 ≤ CTi/Ccr ≤ 1,2
где CTi, CCr - содержание Ti, Cr, мас.%., перспективных для использования в термоядерной энергетике путем изготовления защитных изделий для ядерной энергетики.
где CTi, CCr - содержание Ti, Cr, мас.%., перспективных для использования в термоядерной энергетике путем изготовления защитных изделий для ядерной энергетики.
Известен способ получения сплавов на основе ванадия с титаном и хромом путем не менее чем двукратного вакуумного дугового переплава [1], при котором расходуемый электрод для первого переплава изготавливают брикетированием гранулированного ванадия или превращенного в стружку ванадиевого слитка с добавлением в брикет легирующих добавок.
Недостатком данного способа является необходимость изготовления расходуемого электрода первого переплава и проведение не менее чем 2-кратного вакуумного дугового переплава, что существенно снижает технико-экономические показатели процесса. Кроме того, вакуумный дуговой переплав расходуемого электрода в глуходонный кристаллизатор, при котором в жидком состоянии одновременно находится только часть переплавляемого металла, характеризуется недостаточной однородностью по химическому составу по длине слитка.
Известен способ ВДГП (вакуумной дуговой гарнисажной плавки) сплавов [2], при котором расходуемый электрод формируется из шихтовых материалов с помощью компактирования и сварки.
Недостатком данного способа является повышенная трудоемкость, связанная с необходимостью изготовления расходуемого электрода.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ ВДГП, при котором в качестве расходуемого электрода использовали слиток ванадия диаметром 16 см массой 50 кг, а шихту из прутков титана диаметром 5 см массой 2,8 кг и чешуйчатого электролитического хрома массой 2,8 кг помещали на дно находящегося в тигле гарнисажа из данного сплава диаметром дна 26 см. В результате был получен слиток массой 37,3 кг.
Недостатком данного способа являются значительные потери массы закладываемого материала, они составляют 33%.
Задачей, решаемой с помощью данного изобретения, является получение высококачественных сплавов ванадия с титаном и хромом, исключающее необходимость проведения дополнительных плавок, увеличение выхода годного сплава при вакуумтермической обработке.
Решение поставленной задачи достигают тем, что в способе получения деталей из порошков, включающем установку стола рабочей камеры, дозированную подачу порошка, после предварительного смешивание порошков в пропорциях V(90-92% мас.%):Ti(4-5 мас.%):Cr(4-5 мас.%) и формования полученной смеси в цилиндрические таблетки диаметром –
25 мм, высотой – 10 мм, с пористостью 30 – 40% , вакуумирование рабочей камеры, калибровку температуры термообработки в диапазоне 1650-1860°С, в течение 1-5 часов при давлении 10-3-10-5Па.
25 мм, высотой – 10 мм, с пористостью 30 – 40% , вакуумирование рабочей камеры, калибровку температуры термообработки в диапазоне 1650-1860°С, в течение 1-5 часов при давлении 10-3-10-5Па.
Известно [4-6], что сплав V-4Ti-4Cr обладает высокими радиационными и прочностными свойствами. Выбор порошков V, Ti, Cr чистотой 99,5% позволяет получить на выходе сплав с минимальным содержанием вторичных фаз. Предварительное тщательное перемешивание порошков необходимо для равномерного распределения частиц Ti и Cr по всему объему при спекании. Формовка порошка в стальной пресс форме при 200 МПа позволяет добиться необходимой пористости материала в 10-20%, что позволяет уменьшить усадку, после остужения сплава. Выбор температуры плавления сплава первой ступени термообработки обусловлен тем, что на основании экспериментов, проведенных заявителем, постепенное увеличение температуры приводит к взаимодействию V, Ti, Cr, что уменьшает улетучивание Cr, и как итог, позволяет избежать брака по химическому составу. Выдержка сплава при T ~ 1650°С в течение 0,5-2 часов приводит к однородной микроструктуре.
Таблица 1. Показатели вакуумной дуговой плавки сплава
V – (4-5%) Ti – (4-5%) Cr.
V – (4-5%) Ti – (4-5%) Cr.
Результаты экспериментов при проведении вакуумной дуговой плавки сплава ванадия, содержащего 4-5% Cr и 4-5% Ti, приведенные в
таблице 1, показывают, что при двухступенчатой термической обработке сплава, наблюдается минимальная потеря массы Cr (до 1%) и общей массы (до 3%), так же наблюдается равномерное распределение V и Ti по всему объему. Выдержка сплава в течение 0,5-2 часов приводит к уменьшению содержания вторичных фаз, происходит гомогенизация сплава.
таблице 1, показывают, что при двухступенчатой термической обработке сплава, наблюдается минимальная потеря массы Cr (до 1%) и общей массы (до 3%), так же наблюдается равномерное распределение V и Ti по всему объему. Выдержка сплава в течение 0,5-2 часов приводит к уменьшению содержания вторичных фаз, происходит гомогенизация сплава.
Примером осуществления предлагаемого способа является получение сплава V – (4-5%) Ti – (4-5%) Cr способом вакуумной дуговой плавки в печи, при котором в качестве шихты используется цилиндрические образцы диаметром – 25 мм, высотой – 10 мм, после чего зажигали дугу и осуществляли двухступенчатую термообработку в вакууме с остаточным давлением 10-3-10-5Па. Вначале таблетку разогревают до температуры 1000°С со скоростью 500°С в час, а далее до температуры ~ 1600-1800°С со скоростью 300-400°С в час. После чего выдерживали при температуре ~ 1650 в течение 0,5 – 2 часов. Это позволило снизить летучесть хрома, за счет образование металлических связей V-Cr-Ti, и как следствие получить сплав с равномерным распределением Ti и Cr по всему объему заготовки.
Предложенный способ может быть применен в промышленном производстве изделий из сплавов на основе ванадия с титаном и хромом для нужд термоядерной энергетики.
Источники информации:
1. R.W. Buckman "Consolidation and fabrication of vanadium and vanadium base alloys". International Metals Reviews, 1980, N 4, p. 159.
2. "Титановые сплавы. Плавка и литье титановых сплавов"./ Под ред. В.И. Добаткина, М., "Металлургия", 1978, с. 312.
3. Патент RU2167949C1 – прототип.
4. H. Bohm. International Symposium on Effects of Radiation on Structural Materials, ASTM STP 426, American Society for Testing and materials. Philadelphia. – 1966. –p. 95.
5. S.J. Zinkle et al., Fusion Materials Seminar. Prog. Report for period ending 31 December 1996, DOE/ER-0313/21, Oak Ridge National Lab. –1996. – p. 73.
6. M.C. Billone, H.M. Chung, D.L. Smith, Effect of Helium on Tensile Properties of Vanadium Alloys. Work supported by the Office of Fusion Energy, U.S. Department of Energy, under Contract W-31-109-Eng-38. June 1998.
Claims (1)
- Способ получения в вакуумной дуговой печи сплава на основе ванадия, содержащего не более 10 мас.% титана и хрома в соотношении 0,8-1,2, характеризующийся тем, что в качестве исходных шихтовых материалов используют порошки ванадия, титана и хрома чистотой 99,5% с размерами частиц не более 1 мм, порошки смешивают в соотношении V:Ti:Cr, равном (90-92):(4-5):(4-5), полученную смесь формуют прессованием в цилиндрические образцы диаметром 25 мм, высотой 10 мм, в стальной пресс-форме при давлении 200 МПа, с пористостью спрессованного композита 10-20%, и осуществляют ступенчатую термообработку в вакууме с остаточным давлением 10-3-10-5 Па, включающую начальный разогрев прессованных образцов до температуры 1000°С со скоростью 500°С в час, далее до температуры 1650°С со скоростью 300-400°С в час и выдержку при температуре 1650°С в течение 0,5-2 ч.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017145451A RU2691445C1 (ru) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | Способ получения сплава на основе ванадия с добавлением Ti и Cr в вакуумной дуговой печи |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017145451A RU2691445C1 (ru) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | Способ получения сплава на основе ванадия с добавлением Ti и Cr в вакуумной дуговой печи |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691445C1 true RU2691445C1 (ru) | 2019-06-13 |
Family
ID=66947926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017145451A RU2691445C1 (ru) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | Способ получения сплава на основе ванадия с добавлением Ti и Cr в вакуумной дуговой печи |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691445C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2031174C1 (ru) * | 1991-05-07 | 1995-03-20 | Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Способ производства слитков титановых сплавов |
| EP0499389B1 (en) * | 1991-02-12 | 1996-09-11 | Titanium Metals Corporation | Method and assembly for consumable electrode vacuum arc melting |
| RU2167949C1 (ru) * | 2000-06-13 | 2001-05-27 | Государственный научный центр РФ Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. академика А.А. Бочвара | Способ получения слитков из сплавов на основе ванадия с титаном и хромом вакуумной дуговой гарнисажной плавкой |
| RU2302475C2 (ru) * | 2005-08-30 | 2007-07-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Способ получения слитков из сплавов на основе тугоплавких металлов вакуумной дуговой гарнисажной плавкой |
-
2017
- 2017-12-25 RU RU2017145451A patent/RU2691445C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0499389B1 (en) * | 1991-02-12 | 1996-09-11 | Titanium Metals Corporation | Method and assembly for consumable electrode vacuum arc melting |
| RU2031174C1 (ru) * | 1991-05-07 | 1995-03-20 | Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Способ производства слитков титановых сплавов |
| RU2167949C1 (ru) * | 2000-06-13 | 2001-05-27 | Государственный научный центр РФ Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. академика А.А. Бочвара | Способ получения слитков из сплавов на основе ванадия с титаном и хромом вакуумной дуговой гарнисажной плавкой |
| RU2302475C2 (ru) * | 2005-08-30 | 2007-07-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Способ получения слитков из сплавов на основе тугоплавких металлов вакуумной дуговой гарнисажной плавкой |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104372230B (zh) | 一种高强韧超细晶高熵合金及其制备方法 | |
| CN101279367A (zh) | 注射成形制备高铌钛铝合金零部件的方法 | |
| CN105925841B (zh) | 一种制备大规格Ti‑1023合金铸锭的方法 | |
| CN113549780B (zh) | 粉末冶金难熔多主元高熵合金及其制备方法 | |
| CN101831568A (zh) | 粉末冶金法制备耐超高温铱合金的方法 | |
| CN113088752B (zh) | 一种铍铜母合金的制备方法 | |
| GB2575005A (en) | A process and method for producing titanium and titanium alloy billets, spherical and non-spherical powder | |
| CN113088753A (zh) | 一种采用真空自耗电弧熔炼制备铍铜母合金的方法 | |
| CN101397613B (zh) | 一种钼-硅-硼合金的制备方法 | |
| CN103553619A (zh) | 碳化钛和碳化钒复合材料及其生产方法和应用 | |
| CN104150908A (zh) | 碳化钛钼陶瓷粉及其制备方法 | |
| CN105798296B (zh) | 一种3d打印碳化硼/铝复合材料异形零件的制备方法 | |
| CN102899592B (zh) | 一种塑性锆基金属玻璃及其制备方法 | |
| CN103192203A (zh) | 一种制备银钎料的工艺方法 | |
| RU2691445C1 (ru) | Способ получения сплава на основе ванадия с добавлением Ti и Cr в вакуумной дуговой печи | |
| CN104087876B (zh) | 金属玻璃/石墨烯复合材料的制备方法 | |
| RU2630740C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА TiNi | |
| CN108251670B (zh) | 耐高温金属间化合物合金的制备方法 | |
| CN105859305A (zh) | 一种抗水化、抗热震的干法氧化钙坩埚制备方法 | |
| Dolukhanyan et al. | Synthesis of titanium aluminides by hydride cycle process | |
| CN102069191A (zh) | 一种难熔金属管材的制备方法 | |
| CN104831093A (zh) | 一种Zr-2.5Nb合金铸锭的制备方法 | |
| CN103602838A (zh) | 铌锆10合金的制备方法 | |
| KR102008721B1 (ko) | 고 내산화성 및 내식성이 우수한 Cr-Al 이원계 합금 분말 제조 방법, Cr-Al 이원계 합금 분말, Cr-Al 이원계 합금 PVD 타겟 제조 방법 및 Cr-Al 이원계 합금 PVD 타겟 | |
| CN115323244B (zh) | 一种高熵合金材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20191202 Effective date: 20191202 |