Столбчатой структурой

Дальнейшее существенное повышение магнитных свойств сплавов Fe-Ni-Al-(Co) возможно путем создания магнитов с макроструктурой в виде столбчатых кристаллов. Кристаллическую структуру получают в процессе особых условий охлаждения сплава.

лов удаляют вредные примеси, особенно серу и фосфор. После выплавки готовую сталь разливают в специальные металлические сосуды — изложницы, в которых она кристаллизуется, образуя слитки ( 1.13). Слиток в разрезе состоит из трех зон кристаллизации: тонкой зоны мелких равноосных зерен /, широкой зоны столбчатых кристаллов 2, имеющих вытянутую вдоль направления отвода теплоты форму, и средней зоны равноосных зерен (равноосные, т. е. в этой зоне нет преимущественного направления отвода теплоты, вдоль которого могли бы вытянуться зерна) 3.

Для улучшения магнитных свойств сплавы подвергают кристаллической текстуре, которая создается при направленной кристаллизации сплава (особые условия охлаждения сплава), в результате возникает микроструктура в виде ориентированных столбчатых кристаллов. При этом наблюдается увеличение всех магнитных параметров. Магнитная энергия (ВН)та* повышается на 60—70 % по сравнению с обычной кристаллизацией и достигает 40 кДж/м3.

Магнитные сплавы не только с магнитной, но и с кристаллической текстурой имеют более высокие свойства. Кристаллическая текстура создается направленной кристаллизацией вдоль внешнего магнитного поля при термомагнитной обработке. Магнит в основном состоит из параллельных кристаллов столбчатой формы, расположенных в виде колоннады. Кристаллическая текстура создается вдоль направления легкого намагничивания, внутри столбчатого кристалла магнитная линия пересекает небольшое число границ между зернами. Кристаллическую текстуру получают либо использованием нагреваемых форм для литья, либо применением зонной переплавки; в том и другом случае нижняя часть формы или заготовки охлаждается при помощи холодильника, рост столбчатых кристаллов начинается от охлаждаемого основания магнита. По первому способу керамическую форму для отливки магнита ставят на холодильник и помещают в графитовый цилиндр, при помощи которого в индукционной печи форму нагревают до 1550° С. После заливки металла форму медленно охлаждают. По второму способу определенная зона в отливке, находящейся в керамической форме, нагревается высокочастотным индуктором; при его

движении вверх от холодильника в заготовке происходит расплавление сплава, образование столбчатых кристаллов. Имеются и другие виды технологии направленной кристаллизации. Полученный магнит столбчатой структуры подвергается термомагнитной обработке и отпуску. Осуществление этого процесса приводит к дальнейшему повышению остаточной индукции и объемной плотности магнитной энергии сплава. Так, у сплава А1—Ni—Си—Со (25% Со) типа «столбчатый», обладающего не только магнитной, но и кристаллической текстурой, значения Вг = 1,33 тл; Яс = 54 ка/м; (5Я)тах = 52,8 кдж/м3,

Согласно теории кристаллизации [IV.3] процессом зарождения и роста кристаллов можно управлять путем изменения тепловых условий затвердевания (градиента температур в зоне затвердевания G и скорости кристаллизации v). При определенных значениях отношения G/v для данного состава сплава могут возникнуть условия, благоприятные для роста столбчатых кристаллов. При этом необходимо, чтобы значения G и v в процессе кристаллизации оставались постоянными, а направление температурного градиента совпадало с направлением кристаллизации. С этой точки зрения плавка обеспечивает подходящие условия для получения в отливках столбчатой кристаллической структуры и может явиться одним из способов улучшений свойств постоянных магнитов из сплавов системы.

В металле отливок жаропрочные свойства стали зависят не только от микроструктуры, сформировавшейся после термической обработки, но и от макроструктуры отливки. Глубокое травление металла корпусных деталей турбин в поперечном сечении выявляет присутствие в основном двух макрозон, отличающихся своим строением, — поверхностной мелкозернистой зоны и зоны столбчатых кристаллов. Испытания длительной прочности

х — зона мелкого зерна; 0 — зона столбчатых кристаллов

На 1.18 представлены результаты испытаний образцов из стали 15Х1М1ФЛ, вырезанных из указанных зон. Видно, что жаропрочность металла со структурой столбчатых кристаллов значительно выше, чем металла мелкозернистой зоны. Соответственно и скорость роста трещин в этих зонах будет разной.

Данные некоторых работ, проведенных ЦНИИТМАШ, показывают, что коррозионная стойкость хромированных труб существенно снижается при содержании хрома в покрытии ниже 6—10%. Исходя из недопустимости снижения содержания хрома в твердом растворе менее 6% по параметрической зависимости Ларсона-Миллера, основанной на диффузионных процессах, была определена предельная температура применимости хромированных труб, равная 565 °С при ресурсе 100 тыс.ч. Как показали результаты промышленных испытаний при такой температуре, коррозионная стойкость хромированных труб в 3—4 раза выше, чем труб из стали 12Х1МФ в продуктах сгорания высокосернистых мазутов, и в 2—3 раза выше, чем тех же труб в продуктах сгорания АШ. Следует обратить особое внимание на сплошность покрытия, так как его дефекты в виде трещин, раковин и сколов по границам столбчатых кристаллов, которые образуются при повышенном содержании хрома, могут служить очагами развития внутренних коррозионных процессов.

такта с расплавом на дно формы иногда кладут пластинку никеля. Низ формы герметизируют обмазкой из смеси кварцевого песка с жидким стеклом. Соприкосновение расплава с холодильником приводит к быстрому образованию столбчатых кристаллов в нижней части слитка, а медленное опускание холодильника и стоящей на нем формы вызывает преимущественный рост кристаллов в вертикальном направлении 1. Это приводит к образованию во внутренней части отливки крупнокристаллической столбчатой структуры, состоящей из кристаллов, ориентированных осью [100] в направлении движения фронта кристаллизации. Возникающее улучшение магнитных свойств (по сравнению с тем же сплавом без направленной кристаллизации отливки) объясняется главным образом тем, что кристаллографическая текстура создается в направлении оси [100] легкого намагничивания. Кривая размагничивания при ориентации поля вдоль этой оси получается более выпуклой при одновременном увеличении Ясв и Вг. Частичное улучшение магнитных свойств за-

6.1, б. Наличие стальных перемычек (мостиков насыщения) в междуполюсной зоне роторного кольца улучшает пусковые свойства двигателя и обеспечивает получение монолитной,, механически прочной и технологичной конструкции. В магнитных системах со звездообразными магнитами не удается полностью использовать магнитные свойства анизотропных материалов. Поэтому в случае применения высококоэрцитивных сплавов со столбчатой структурой магниты выполняются из отдельных брусков, прилегающих к ромбовидному магнитопроводящему валу ( 6.1, в).

6.1, б. Наличие стальных перемычек (мостиков насыщения) в междуполюсной зоне роторного кольца улучшает пусковые свойства двигателя и обеспечивает получение монолитной, механически прочной и технологичной конструкции. В магнитных системах со звездообразными магнитами не удается полностью использовать магнитные свойства анизотропных материалов. Поэтому в случае применения высококоэрцитивны.х сплавов со столбчатой структурой магниты выполняются из отдельных брусков, прилегающих к ромбовидному магнитопроводящему валу ( 6.1, в).

Термическая обработка магнитов со столбчатой структурой состоит из термомагнитной закалки от 1300°С с охлаждением до 600 °С (с критическими скоростями охлаждения) и последующим двухступенчатым отпуском: 30—48 ч при 590 °С и 30—48 ч при 560 °С.

позволяет получать отливки из сплава типа ЮНДК35Т5 со столбчатой структурой. Сплав, кроме основных компонентов, содержит 1 % Mb и 0,2 % S, действие которых сводится к повышению склонности к кристаллизации в направлении [100], так как сужает интервал кристаллизации сплавов, Этому же способствует перегрев металла и формы, благодаря которому процесс направленной кристаллизации происходит при большом температурном градиенте. При 1 % Nb и 0,2 % S сплав кристаллизуется при технологически приемлемых скоростях вытягивания (1,5—3 мм/мин). Отклонение роста столбчатых кристаллов от кристаллографического направления [100] свыше 5—6° сильно снижает уровень магнитной энергии (до 30 %),

слое UWC2 сильно обогащенного сплава было обнаружено большое количество радиационных дефектов, в то время как в слабо обогащенном образце этих дефектов не было. Вольфрамовые покрытия молибденовых эмиттеров и вольфрамовые оболочки на карбидные сердечники наносили водородным восстановлением гекса- и тетрахлорида вольфрама по различным режимам (табл. 6.8). Наибольшие скорости переноса характерны для фторидных покрытий со столбчатой структурой. Наименьшими скоростями переноса характеризуются дуплекс хлоридо-фторидные покрытия, первый слой в которых толщиною 0,03 мм наносится из фторидов, а второй слой ориентированного вольфрама толщиной 0,08—0,1 мм наносится из хлоридов (см. гл. V).

Одним из наиболее дешевых способов получения кремниевых изделий является литье. Успешно получают кремниевые слитки со столбчатой структурой массой до 120 кг [219] для фотопреобразователей наземного применения [220]. Производство крупных блоков кремния осуществляется методом литья в формы соответствующего размера с последующей направленной кристаллизацией снизу вверх. Эти слитки

Характеристики ползучести мягких припоев, отлитых в изложницы, определяются в основном температурой, составом, строением (например, количеством эвтектического материала в общей структуре припоя) и макроструктурой. Вообще говоря, грубая макроструктура связана с высоким сопротивлением ползучести1, но вид макроструктуры, т. е. является ли она столбчатой или равноосной, также оказывает некоторое влияние. Так, прутки с грубозернистой столбчатой структурой обладают меньшим сопротивлением ползучести, чем крупнозернистый припой с равноосными зернами.

Расчет и проектирование трубчатой магнитной системы с внутренними полюсными наконечниками ( 3-18). Трубчатые магнитные системы предназначаются для создания сильных магнитных полей в малых зазорах. Магниты выполняются из сплава со столбчатой структурой. Система отличается компактностью и применяется в тех случаях, когда ограничены габариты.

Технология производства отливок 'со столбчатой структурой в вакуумных плавильно-кристаллизационных установках типа СКБ-7025 слагается из следующих основных операций:

Метод зонной плавки позволяет получать крупные монокристаллы со столбчатой структурой, пригодные для промышленного применения. Осуществляется этот метод на многопозиционных установках зонной плавки, конструкция которых учитывает специфические, требования процесса зонной перекристаллизации магнитных сплавов. По результатам японских исследователей на сплаве ЮНДК24 этим методом удается получать магниты 0 20 мм, длиной 400 мм с (ВЯ1»,я„с=-107 тл-ка/м (13,4 Мгс-э).

К числу анизотропных сплавов относятся сплавы ЮНДК18, ЮНДК24, ЮНДК24Б, ЮНДК24Т2, ЮНДК35Т5 (ГОСТ 9575-60), ЮНДК40Т7, ЮНДК42Т8, а также сплавы со столбчатой структурой ЮНДК25БА, ЮНДК25А (ГОСТ 9575-60) и ЮНДК35Т5БА. В этих сплавах в отличие от изотропных ip2—>-р+р2 распад протекает в магнитном поле, причем конфигурация магнитного ноля