Термомагнитной обработки

В реальных процессах скорости химических реакций могут быть не настолько высокими, чтобы в реагирующей системе обеспечивалось состояние термохимического равновесия.

Между свойствами равновесных и неравновесных систем есть существенное различие. В первом случае свойства имеют однозначные величины при определенных значениях термодинамических параметров, во втором случае они определяются не только термодинамическими параметрами, но также временем и интенсивностью энер-го- и массообмена системы с окружающей средой. В результате отклонения системы от состояния термохимического равновесия происходит изменение ее свойств, влияющее в свою очередь на параметры системы.

Теплофизические и физико-химические свойства реагирующей четырехокиси азота с учетом кинетики химических реакций изучались с 1965 г. в Институте ядерной энергетики АН БССР рядом исследователей. Расчеты Нестеренко и Тверковкина [419] показали, что конечность скоростей химических реакций снижает эффективную теплоемкость N2O4. В работе [420], посвященной изучению теплопроводности N204 с учетом кинетики химических реакций, установлено, что отклонение от состояния локального термохимического равновесия обусловливает уменьшение коэффициента эффективной теплопроводности. По данным авторов работы [421], снижение скорости реакции 2NO2=p?;2NO-)-O2 приводит к существенному уменьшению коэффициента теплопередачи.

В работе [423] метод Нестеренко и Тверковкина был использован для поступенчатого расчета параметров потока N2O4 в проточной части газовой турбины. Течение N2O4 в турбинной степени приближенно заменялось течением в канале с постоянным поперечным сечением при усредненном давлении. Вычисления показали, что отклонение от состояния термохимического равновесия при входных параметрах газа Р=130 атм, Г=823 °К становится существенным при расширении N2U4 до давлений порядка 40 атм и ниже.

Как следует из уравнения (1.99), при достижении термохимического равновесия

Из условия полного термохимического равновесия следует

Развитие теоретических исследований неравновесных газовых течений способствовало также появление быстродействующих вычислительных машин. Необходимость учета релаксационных явлений при расчете газовых течений обусловлена следующими причинами. В области высоких температур и давлений протекают различные химические реакции, процессы диссоциации, ионизации, возбуждения колебательных и электронных степеней свободы. Если времена этих процессов сравнимы с характерными временами макроскопических процессов, то происходит значительное отклонение от состояния термохимического равновесия, вызывающее в свою очередь существенное изменение картины течения. Нарушение локального термохимического равновесия при расширении диссоциированной смеси в ракетном сопле может привести к значительным потерям тяги. Недостаточно высокая скорость электронно-ионной рекомбинации в

МГД-генераторах обусловливает значительное возрастание проводимости газа. В АЭС с реагирующим теплоносителем отклонение от состояния термохимического равновесия может вызвать недопустимый перегрев активной зоны ядерного реактора. Важной областью, связанной с неравновесными процессами, является также исследование процессов расширения газа при обтекании тел, движущихся с высокими скоростями на больших высотах. Можно привести и другие примеры течений, для которых имеет существенное значение учет кинетики релаксационных процессов.

Логан [300] использовал аналогичный метод для исследования влияния рекомбинации атомов на параметры течения в гиперзвуковой аэродинамической трубе. Им было предсказано значительное отклонение от состояния термохимического равновесия в соплах гиперзвуковых аэродинамических труб, имеющих высокую скорость охлаждения.

Экспериментальная проверка теоретических результатов, установленных при анализе неравновесных течений, осуществлена рядом исследователей [41, 42, 377— 381]. Полученные ими данные подтвердили результаты численного исследования неравновесных потоков газовых смесей. Отклонение от состояния термохимического равновесия впервые было установлено в работе Вегенера [41], изучавшего расширение четырехокиси азота в сверхзвуковом сопле.

В условиях термохимического равновесия выполняются тождества

Магнитная текстура является результатом термомагнитной обработки, которая заключается в охлаждении в магнитном поле с напряженностью 160—280 кА/м сплава от высоких температур (1250—1300° С) приблизительно до 500° С. При этом возрастание магнитных характеристик происходит лишь в направлении действия поля, т. е. материал становится магнитно-анизотропным.

Различают ферриты со спонтанной и индуцированной прямоугольностью петли гистерезиса. В первых — прямоугольность обусловлена составом и условиями обжига и охлаждения. Индуцированная прямоугольность образуется в результате термомагнитной обработки. Основное значение имеют ферриты со спонтанной прямоугольностью; ее появление обусловлено необратимым процессом смещения доменных стенок. Это может быть получено при условии высокой магнитной анизотропии кристаллов в сочетании с низкой магнитострикцией и локальными не-однородностями и искажениями структуры, задерживающими доменные стенки в состоянии остаточной намагниченности. Такие условия создаются по преимуществу в кобальтовых, литиевых и некоторых других ферритах.

Кюри сплава. Охлаждают отлитые магниты в сильном магнитном поле. При такой обработке, которая носит название термомагнитной, высококобальтовый сплав в точке Кюри еще имеет достаточно высокую пластичность и при выделении пластинчатых частиц 3-фазы эти пластинки и ориентированные вдоль них магнитные моменты располагаются не беспорядочно, а преимущественно вдоль накладываемого магнитного поля. Магнитные свойства существенно улучшаются только в направлении действия поля, сплав приобретает магнитную текстуру. Введение кобальта приводит также к необходимости медленного охлаждения. Это требуется для того, чтобы процесс образования магнитной текстуры успевал завершаться. Заметим, что термомагнитная обработка проводится при содержании Со свыше 15%; для бескобальтовых сплавов она не дает эффекта ввиду их низкой точки-Кюри. При термомагнитной обработке отливки выдерживают при 1250—1280° С в течение 5—20 мин и охлаждают с определенной скоростью. В интервале от 850 до 500° С охлаждение ведется в магнитном поле с Н = = 160-7- 200 ка/м. Получение однородных свойств в сечении магнита достигается выдержкой при 800° С в течение 10 мин в поле с напряженностью Я = 200 ка/м. После термомагнитной обработки изделия подвергают отпуску — длительной выдержке при нескольких температурах в интервале 550—650° С. Сплавы с магнитной текстурой имеют высокую остаточную индукцию и выпуклую кривую размагничивания, что позволяет получить большую объемную плотность энергии." Так, сплавы А1 — Ni—Си—Со (с 24% Со) типа магнико, с магнитной текстурой характеризуются значениями ,ВГ = 1,23 тл, Яс = 44 ка/м и (-ВЯ)тах = 32 кдж/м3. Анизотропные магниты можно получить и металлокерамйческими методами. Порошки Со, Ni, Си и Fe смешиваются в нужном соотношении с измельченными сплавами (лигатурами) Fe—А1 и Fe—Ti. После прессования магниты спекают при 1325° С в водороде или в вакууме и подвергают термообработке и отпуску.

Сплавы хромко Fe—Сг—Со. Химический состав и магнитные свойства представлены в табл. 36. Магниты из сплавов 28ХКЮ и 25ХК15 должны проходить термомагнитную обработку (охлаждение в магнитном поле напряженностью Н — 100 кА/м от 800 °С со скоростью 0,15—0,25 °С/мин в интервале 650—620 °С) и отпуск при 540— 620 °С в течение 12—20 ч. Магниты из сплава ЗОХК25 должны проходить закалку от 1300°С и изотермическую магнитную обработку при 640 °С в течение одного часа с последующим отпуском. Без термомагнитной обработки сплав ЗОХК25 получается изотропным. Физические свойства сплавов хромко указаны ниже.

217. Зависимость удельных потерь от частоты для сплава марки 49К2ФА в лентах толщиной 0,1 мм (после термомагнитной обработки) при индукции:

Лента 0,15 — 0,2 без термомагнитной обработки В4 = 1,85 Тл, В10 = 2,05 Тл В2. = 2,20 Тл, Нс — 0,60 А/см, PU8/400 = 39 Вт/'кг

Магнитные свойства АММС сильно зависят от режима термомагнитной обработки (ТМО). Так,

недеформируемых материалов, но не литьем, а методами металлокерамики. Окончательную доводку полюсной поверхности целесообразно проводить после сборки системы магнит — ярмо. У магнитных систем ( 2-5,а и б) и ( 2-6,а) ярмо частично выполняет функции магнитного экрана, замыкая на себя потоки рассеяния. Систему ( 2-6,6) г аксиальным направлением поля в магните применяют сравнительно редко из-за ее сложности, значительного рассеяния потока, а также потому, что форма магнита неудобна для осуществления процесса термомагнитной обработки.

Задачей термомагнитной обработки является создание таких условий р2—^Р+'Рг распада, при которых анизотропия формы и магнитная изолированность р-выделений были бы максимальны, а также создание в случае высококобальтовых сплавов магнитной текстуры.

Шлифование применяется для обработки плоскостей, наружных и внутренних поверхностей тел вращения и фасонных поверхностей. Операции шлифования подразделяются на предварительные (до термомагнитной обработки с целью удаления основного припуска)1 и окончательные (после термомагнитной обработки с целью получения окончательно заданных размеров). Шлифовальное оборудование работает в очень тяжелых условиях, так как припуски на обработку в силу специфических условий получения деталей из магнитных сплавов составляют значительную величину (от 0,5 до

При объемном нагреве заготовки до 800° С и режиме резания и — 20-н40 м/мин, s=0,lн-0,15 мм/об, t=\,2 мм, качество поверхности соответствует 4—6 классам чистоты по ГОСТ 2789-59. При индукционном нагреве чистота поверхности примерно на один класс ниже. Точность обработки соответствует 5 классу, что допустимо, так как операция токарной обработки с нагревом заготовки является предварительной и выполняется до термомагнитной обработки. Производительность обработки составляет 50 000—60 000 мм3/мин, что в 30—40 раз превышает производительность при шлифовании.

При проведении термомагнитной обработки необходимо правильно установить полюсные наконечники электромагнита для получения требуемой формы магнитного поля. Направление магнитного поля определяют напылением железного порошка на картонную модель требуемого магнита, покрытую жидким клеем. Коррекцию формы поля производят изменением настройки электромагнитов. Режим термомагнитной обработки приведен в табл. 4-4.