Структура слитков молибдена, модифицированных дисперсными частицами второй фазы

На основании многочисленных исследований процессов испарения и плавки металлов в электронно-лучевых установках определены пути преодоления хладноломкости в слитках молибдена. Экспериментально установлены способы повышения пластичности молибдена – рафинирование от примесей, измельчение структуры, вве...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2012
1. Verfasser:	Мушегян, В.О.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2012
Schriftenreihe:	Современная электрометаллургия
Schlagworte:	Электронно-лучевые процессы
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96528
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Структура слитков молибдена, модифицированных дисперсными частицами второй фазы / В.О. Мушегян // Современная электрометаллургия. — 2012. — № 1 (106). — С. 38-40. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-96528
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-965282016-03-18T03:02:28Z Структура слитков молибдена, модифицированных дисперсными частицами второй фазы Мушегян, В.О. Электронно-лучевые процессы На основании многочисленных исследований процессов испарения и плавки металлов в электронно-лучевых установках определены пути преодоления хладноломкости в слитках молибдена. Экспериментально установлены способы повышения пластичности молибдена – рафинирование от примесей, измельчение структуры, введение модификаторов. Модифицирование молибдена карбидами циркония позволило существенно измельчить структуру слитков и отливок. Basing on numerous investigations of processes of evaporation and melting of metals in electron beam units, the ways of cold brittleness prevention in molybdenum ingots were defined. Methods of improvement of molybdenum ductility, such as refining from impurities, structure refining, adding modifiers, were experimentally found. The molybdenum modifying by zirconium carbide allowed refining significantly the structure of ingots and castings. 2012 Article Структура слитков молибдена, модифицированных дисперсными частицами второй фазы / В.О. Мушегян // Современная электрометаллургия. — 2012. — № 1 (106). — С. 38-40. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0233-7681 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96528 669.187.526:51.001.57 ru Современная электрометаллургия Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Электронно-лучевые процессы Электронно-лучевые процессы
spellingShingle	Электронно-лучевые процессы Электронно-лучевые процессы Мушегян, В.О. Структура слитков молибдена, модифицированных дисперсными частицами второй фазы Современная электрометаллургия
description	На основании многочисленных исследований процессов испарения и плавки металлов в электронно-лучевых установках определены пути преодоления хладноломкости в слитках молибдена. Экспериментально установлены способы повышения пластичности молибдена – рафинирование от примесей, измельчение структуры, введение модификаторов. Модифицирование молибдена карбидами циркония позволило существенно измельчить структуру слитков и отливок.
format	Article
author	Мушегян, В.О.
author_facet	Мушегян, В.О.
author_sort	Мушегян, В.О.
title	Структура слитков молибдена, модифицированных дисперсными частицами второй фазы
title_short	Структура слитков молибдена, модифицированных дисперсными частицами второй фазы
title_full	Структура слитков молибдена, модифицированных дисперсными частицами второй фазы
title_fullStr	Структура слитков молибдена, модифицированных дисперсными частицами второй фазы
title_full_unstemmed	Структура слитков молибдена, модифицированных дисперсными частицами второй фазы
title_sort	структура слитков молибдена, модифицированных дисперсными частицами второй фазы
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2012
topic_facet	Электронно-лучевые процессы
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96528
citation_txt	Структура слитков молибдена, модифицированных дисперсными частицами второй фазы / В.О. Мушегян // Современная электрометаллургия. — 2012. — № 1 (106). — С. 38-40. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
series	Современная электрометаллургия
work_keys_str_mv	AT mušegânvo strukturaslitkovmolibdenamodificirovannyhdispersnymičasticamivtorojfazy
first_indexed	2025-07-07T03:44:50Z
last_indexed	2025-07-07T03:44:50Z
_version_	1836958237480452096
fulltext	УДК 669.187.526:51.001.57 СТРУКТУРА СЛИТКОВ МОЛИБДЕНА, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ДИСПЕРСНЫМИ ЧАСТИЦАМИ ВТОРОЙ ФАЗЫ В. О. Мушегян На основании многочисленных исследований процессов испарения и плавки металлов в электронно-лучевых уста- новках определены пути преодоления хладноломкости в слитках молибдена. Экспериментально установлены спо- собы повышения пластичности молибдена – рафинирование от примесей, измельчение структуры, введение моди- фикаторов. Модифицирование молибдена карбидами циркония позволило существенно измельчить структуру слит- ков и отливок. Basing on numerous investigations of processes of evaporation and melting of metals in electron beam units, the ways of cold brittleness prevention in molybdenum ingots were defined. Methods of improvement of molybdenum ductility, such as refining from impurities, structure refining, adding modifiers, were experimentally found. The molybdenum modifying by zirconium carbide allowed refining significantly the structure of ingots and castings. Ключ е вы е с л о в а : электронно-лучевой переплав; мо- либден; слиток; кристаллизация; порог хладноломкости; вы- сокотемпературная гетерогенизация; структура; включения Слитки молибдена чрезвычайно чувствительны к неметаллическим примесям (особенно к кислоро- ду), которые вызывают так называемый эффект хладноломкости – резкое снижение пластичности, особенно ударной вязкости металла при умень- шении температуры слитка до уровня 400 °С и ниже [1]. Зачастую слитки самопроизвольно разрушаются на отдельные кристаллиты при выемке из печи под действием внутренних напряжений. На структуру слитков оказывают влияние не только общее количество примесей, но и размер зер- на слитков [2]. При измельчении структуры слитка увеличивается суммарная площадь границ зерен. Поскольку на разрушение слитков влияют примеси, находящиеся вдоль границ зерна, при увеличении общей площади границ удельное количество при- месей на единицу площади уменьшается, и пластич- ность слитков растет. В то же время некоторые примеси, например углерод в молибдене, приводят к явлению высоко- температурной гетерогенизации, т. е. образованию частиц карбидов, сопровождающемуся измельчени- ем зерна в слитках и повышением уровня механи- ческих свойств. Таким образом, существует неко- торая немонотонная зависимость свойств молибде- новых слитков от примесей, когда некоторые при- меси в определенных количествах могут улучшать или ухудшать эти свойства [3]. Возможно нахож- дение экстремума зависимости, т. е. оптимального количества примесей, максимально повышающего точку порога хладноломкости (рис. 1). Также эф- фективным может быть измельчение структуры слитков теплофизическими способами в результате интенсификации кристаллизации. Задача оптимизации содержания примесей и структуры слитков для улучшения обрабатываемос- ти молибденовых слитков при комнатных темпера- турах является, безусловно, актуальной. Цель нас- тоящей работы заключалась в достижении измель- чения зерен первичной структуры слитка, что соп- ровождается улучшением последней. Электронно-лучевая плавка способствует повы- шению значений свойств слитков молибдена путем рафинирования металла от примесей; введения дру- гих элементов в процессе плавки; регулирования © В. О. МУШЕГЯН, 2012 Рис. 1. Зависимость относительной осадки h от содержания уг- лерода (1) и бора (2) в сплавах Mo—C и Mo—B [3] 38 процесса кристаллизации слитков. Начало подоб- ным исследованиям автора положили эксперимен- ты по электронно-лучевому испарению и осажде- нию гетерогенных конденсатов [4—8]. Исследованы закономерности процесса элект- ронно-лучевого испарения молибдена при полу- чении конденсированных материалов типа Ni—Co— Cr—Al—Y—Mo [4], влияние тепловых условий крис- таллизации при электронно-лучевом нагреве на структуру металлических материалов, механизм влияния концентрации частиц второй фазы в ме- таллической матрице на структуру и механические свойства дисперсно-упрочненных материалов [5]. Как следует из работы [5], при некоторой объемной доле второй фазы, когда средний свободный путь Λ между частицами равен среднему размеру зерна D металлической матрицы, относительное удлине- ние двухфазных материалов достигает максимума. Значения Λ для сферических частиц определены из соотношения Λ = 2 3 d f (1 — f), где d – диаметр частиц; f – объемная доля второй фазы. Пика пластичности конденсатов, упрочнен- ных оксидными частицами, достигали при условии Λ = D. Установленные закономерности применены в настоящей работе при электронно-лучевой плавке молибдена с промежуточной емкостью (ЭЛПЕ), что позволило получить качественные слитки молибде- на, содержащие оптимальное количество примесей и отличающиеся уменьшенным размером зерна [8]. Переплав с промежуточной емкостью позволил очис- тить исходный молибден брикетов ТУ РА28-54-529- 61-661—2007 производства завода OAO «Чистое же- лезо» (Ереван) до 97 % молибдена: содержание кис- лорода уменьшено до 0,0005, углерода – до 0,002 мас. % (табл. 1). Применение периферийного нагрева [9] Т а б л и ц а 1 . Химический состав исходного сырья и слитков молибдена при ЭЛПЕ Вид продукции Массовая доля элементов, % C S Fe Cu O N Молибден метал- лический в виде спеченных брике- тов (ТУ РА28-54- 529-61-661—2007) 0,1 0,01 0,5 0,01 1,0 — Слитки ЭЛПЕ диаметром 70 и 100 мм 0,002 <0,001 0,007 <0,001 0,0005 0,002 Рис. 2. Включения в молибденовых слитках ЭЛПЕ Т а б л и ц а 2 . Результаты измерений зерна в отливке чистого молибдена, мкм Номер зерна Длина зерна Ширина зерна Номер зерна Длина зерна Ширина зерна 1 600 1800 11 1700 1700 2 2200 3500 12 2000 2300 3 1800 2500 13 6000 7000 4 2500 4500 14 1000 1200 5 5000 6800 15 1200 1500 6 500 1000 16 2000 3000 7 6000 8000 17 2500 3000 8 1200 3000 18 5000 7000 9 7000 8000 19 3500 8000 10 1500 2100 Промежуточ- ное среднее значение 2830 4120 2490 3470 Среднее зна- чение 3200 Рис. 3. Макроструктура фрагментов отливки 100 100 30 мм: а – чистый молибден; б – молибден +1 % карбида циркония (по шихте) 39 привело к существенному измельчению макрост- руктуры слитка, по сравнению со слитком молиб- дена, полученным с помощью традиционной элек- тронно-лучевой технологии. Размер зерен умень- шился приблизительно в 5 раз – от 9 до 2 мм [8]. При этом размер неметаллических включений (кар- биды и оксиды молибдена) в экспериментальных слитках составил 0,15…1,50 мкм, они имели пра- вильную округлую форму (рис. 2). Проведены эксперименты по влиянию частиц карбидов на структуру слитков (отливок) молибде- на при электронно-лучевом переплаве. В исходный молибден чистотой 99,89 (± 0,05) % в процессе фор- мирования шихты добавляли 1 % карбида цирко- ния. Получены отливки 100 100 мм толщиной 30 мм как из исходного молибдена, так и из его сплава с карбидом циркония. Содержание усвоенного цир- кония, как показали данные спектрального анали- за, составило 0,28 (± 0,02) %. Таким образом, сте- пень перехода карбида циркония в отливку достиг- ла 30 % от предварительной шихтовки. Фрагменты отливок изучали с точки зрения структуры и свойств металла. Исследования структуры (рис. 3) показа- ли значительное уменьшение среднего размера кристаллитов – более, чем в 13 раз (3200:244 мкм). Размер зерна определяли для образца молибдена +1 % карбида циркония по методу секущих, для образца чистого молибдена – измерением линей- ных размеров всех зерен во взаимно перпендику- лярных направлениях (табл. 2) на оптическом мик- роскопе «Неофот-32» с использованием металло- графических шлифов после травления. Такое су- щественное уменьшение размеров зерна свидетель- ствует о модифицирующем влиянии карбида цир- кония на молибден. Также из молибдена, модифицированного кар- бидом циркония, получены в печи ЭЛПЕ слитки в кристаллизаторе диаметром 70 мм. Макроструктура продольного сечения слитка представлена на рис. 4. Слиток состоит из вытянутых вдоль оси зерен с поперечным сечением 1…4 мм, что на порядок мень- ше, чем в слитках молибдена ЭЛП (11…16 мм) [3]. Макрошлиф слитка однородный, без трещин, материал хорошо поддавался шлифовке. Растрес- кивания на отдельные кристаллиты, как в слитках чистого молибдена электронно-лучевой плавки с крупными зернами, не происходит. Определение твердости по Бринеллю на приборе ТШ-2М (при нагрузке 2943 Н, диаметре стального шарика 10 мм и времени выдержки 30 с) показали для образца молибдена +1 % карбида циркония значение 1430 МПа, образец чистого молибдена разрушился во время испытаний. При этом усредненное по резуль- татам 12 испытаний значение микротвердости (при- бор ПМТ-3, нагрузка 50 г, время нагрузки 10 с) образцов чистого молибдена и молибдена +1 % кар- бида циркония почти не различается – соответс- твенно 2280 и 2460 МПа. Средняя микротвердость образца металла слит- ка при нагрузке 100 г составила 2160 МПа, что несколько ниже, чем для отливки толщиной 30 мм. Таким образом, путем модифицирования литого молибдена небольшим количеством (до 1 %) карбида циркония получено существенное уменьшение разме- ра зерна (до 13 раз) как в отливках, так и в слитке. 1. Моргунова Н. Н., Клыпин Б. А., Бояршинов В. А. Спла- вы молибдена. – М.: Металлургия, 1975. – 392 с. 2. Подрезов Ю. Н., Даниленко В. И., Писаренко В. А. Вли- яние размера зерна на параметры упрочнения // Элект- ронная микроскопия и прочность материалов. Труды ИПМ. – 2010. – № 17. – С. 12—19. 3. Мовчан Б. А., Статкевич В. Н. Повышение пластичнос- ти литых и рекристаллизованных сплавов молибдена при выделении высокотемпературной второй фазы // Изв. АН СССР. Металлы. – 1969. – № 2. – С. 129—136. 4. Структура и свойства конденсированных материалов Ni— Co—Cr—Al—Y—Mo, Ni—Co—Cr—Al—Y—NbC / В. И. Топал, В. А. Осокин, Б. А. Мовчан, В. О. Мушегян // Спец. электрометаллургия. – 1987. – Вып. 62. – С. 62—66. 5. Исследование структуры и свойств дисперсно-упрочнен- ных материалов Ni—Cr—Al2O3, Ni—Cr—Y—Al2O3 / Б. А. Мов- чан, В. О. Мушегян, Т. А. Молодкина, Н. И. Гречанюк // Пробл. спец. электрометаллургии. – 1988. – № 4. – С. 47—50. 6. Мушегян В. О., Гречанюк Н. И., Мовчан Б. А. Структу- ра и свойства пористых конденсатов NiCrY—Al2O3 // Спец. электрометаллургия. – 1985. – Вып. 58. – С. 63—68. 7. Структура и некоторые свойства толстых вакуумных конденсатов Ti—C / А. С. Лисикян, Е. В. Черненко, В. О. Мушегян, Б. А. Мовчан // Пробл. спец. электро- металлургии. – 1990. – № 3. – С. 65—68. 8. Мушегян В. О. Электронно-лучевая плавка с промежу- точной емкостью – эффективный способ повышения ме- ханических свойств молибдена // Современ. электроме- таллургия. – 2010. – № 9. – С. 28—31. 9. Жук Г. В. Влияние мощности электронно-лучевого нагре- ва на структуру и свойства титановых слитков // Метал- лург. и горноруд. пром-сть. – 2003. – № 3. – С. 36—38. ГП НТЦ «Патон-Армения», Киев Поступила 10.01.2012 Рис. 4. Макроструктура слитка молибдена ЭЛПЕ диаметром 70 мм, модифицированного карбидом циркония 40

Структура слитков молибдена, модифицированных дисперсными частицами второй фазы

Institution

Ähnliche Einträge