Влияние параметров ЭЛПЕ на свойства слитков молибдена и сплавов на его основе

Разработана технология электронно-лучевой плавки слитков сплавов на основе молибдена на электронно-лучевой установке МВ-1, приспособленной для тугоплавких металлов и сплавов на их основе. В качестве исходных материалов использовали первичные брикеты молибдена и легирующие добавки в виде карбидов. До...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2013
1. Verfasser:	Мушегян, В.О.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2013
Schriftenreihe:	Современная электрометаллургия
Schlagworte:	Электронно-лучевые процессы
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96660
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:	Влияние параметров ЭЛПЕ на свойства слитков молибдена и сплавов на его основе / В.О. Мушегян // Современная электрометаллургия. — 2013. — № 1 (110). — С. 11-14. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-96660
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-966602016-03-19T03:02:49Z Влияние параметров ЭЛПЕ на свойства слитков молибдена и сплавов на его основе Мушегян, В.О. Электронно-лучевые процессы Разработана технология электронно-лучевой плавки слитков сплавов на основе молибдена на электронно-лучевой установке МВ-1, приспособленной для тугоплавких металлов и сплавов на их основе. В качестве исходных материалов использовали первичные брикеты молибдена и легирующие добавки в виде карбидов. Добавки получены в электронно-лучевой установке по оригинальной технологии совместного испарения. В процессе плавки применяли современный способ периферийного нагрева слитка в кристаллизаторе. Исследованы слитки мало- и среднелегированных сплавов молибдена, полученные как традиционным способом ЭЛПЕ, так и c применением периферийного нагрева в кристаллизаторе. Определено влияние режимов плавки на структуру, температуру хладноломкости и механические свойства металла. Developed is the technology of electron beam melting of ingots of molybdenum -base alloys in electron beam installation of MV-1 type, specially fit for refractory metals and alloys on their base. As initial materials, the primary briquettes of molybdenum and alloying additions in the form of carbides were used. Additions were produced in electron beam unit using unique technology of combined evaporation. The updated method of periphery heating of ingot in the mould was used during melting. Ingots of low- and medium-alloyed alloys of molybdenum, produced both by using the traditional EBCH method, and also by applying the periphery heating in mould, were investigated. The effect of conditions of melting on structure, cold brittleness temperature and mechanical properties of metal was determined. 2013 Article Влияние параметров ЭЛПЕ на свойства слитков молибдена и сплавов на его основе / В.О. Мушегян // Современная электрометаллургия. — 2013. — № 1 (110). — С. 11-14. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0233-7681 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96660 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. Влияние параметров ЭЛПЕ на свойства слитков молибдена и сплавов на его основе Современная электрометаллургия
description	Разработана технология электронно-лучевой плавки слитков сплавов на основе молибдена на электронно-лучевой установке МВ-1, приспособленной для тугоплавких металлов и сплавов на их основе. В качестве исходных материалов использовали первичные брикеты молибдена и легирующие добавки в виде карбидов. Добавки получены в электронно-лучевой установке по оригинальной технологии совместного испарения. В процессе плавки применяли современный способ периферийного нагрева слитка в кристаллизаторе. Исследованы слитки мало- и среднелегированных сплавов молибдена, полученные как традиционным способом ЭЛПЕ, так и c применением периферийного нагрева в кристаллизаторе. Определено влияние режимов плавки на структуру, температуру хладноломкости и механические свойства металла.
format	Article
author	Мушегян, В.О.
author_facet	Мушегян, В.О.
author_sort	Мушегян, В.О.
title	Влияние параметров ЭЛПЕ на свойства слитков молибдена и сплавов на его основе
title_short	Влияние параметров ЭЛПЕ на свойства слитков молибдена и сплавов на его основе
title_full	Влияние параметров ЭЛПЕ на свойства слитков молибдена и сплавов на его основе
title_fullStr	Влияние параметров ЭЛПЕ на свойства слитков молибдена и сплавов на его основе
title_full_unstemmed	Влияние параметров ЭЛПЕ на свойства слитков молибдена и сплавов на его основе
title_sort	влияние параметров элпе на свойства слитков молибдена и сплавов на его основе
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Электронно-лучевые процессы
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96660
citation_txt	Влияние параметров ЭЛПЕ на свойства слитков молибдена и сплавов на его основе / В.О. Мушегян // Современная электрометаллургия. — 2013. — № 1 (110). — С. 11-14. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Современная электрометаллургия
work_keys_str_mv	AT mušegânvo vliânieparametrovélpenasvojstvaslitkovmolibdenaisplavovnaegoosnove
first_indexed	2025-07-07T03:54:43Z
last_indexed	2025-07-07T03:54:43Z
_version_	1836958859313283072
fulltext	УДК 669.187.526:51.001.57 ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛПЕ НА СВОЙСТВА СЛИТКОВ МОЛИБДЕНА И СПЛАВОВ НА ЕГО ОСНОВЕ В. О. Мушегян НТЦ «Патон-Армения» ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев, ул. Боженко, 11. E-mail: paton.armenia@gmail.com Разработана технология электронно-лучевой плавки слитков сплавов на основе молибдена на электронно-лучевой установке МВ-1, приспособленной для тугоплавких металлов и сплавов на их основе. В качестве исходных материалов использовали первичные брикеты молибдена и легирующие добавки в виде карбидов. Добавки получены в электронно-лучевой установке по оригинальной технологии совместного испарения. В процессе плавки применяли современный способ периферийного нагрева слитка в кристаллизаторе. Исследованы слитки мало- и среднелегированных сплавов молибдена, полученные как традиционным способом ЭЛПЕ, так и c применением периферийного нагрева в кристаллизаторе. Определено влияние режимов плавки на структуру, температуру хладноломкости и механические свойства металла. Библиогр. 8, табл. 2, ил. 4. К лю ч е в ы е с л о в а : молибден; слиток; электронно-лучевой переплав; кристаллизация; структура; рафинирование; удар- ная вязкость Электронно-лучевая плавка с промежуточной емкостью (ЭЛПЕ) позволяет эффективно рафинировать тугоплав- кие металлы, а также разделять во времени и простран- стве процессы плавления шихты, рафинирования и фор- мирования, кристаллизации слитков. Это и возможность ведения плавки при низком остаточном давлении созда- ет условия для эффективной дегазации металла. Указан- ные преимущества ЭЛПЕ позволяют достигать задан- ной чистоты металла слитков даже при использовании загрязненного шихтового материала. Вместе с тем, про- цессы рафинирования от примесей и включений, крис- таллизации слитков молибдена при ЭЛПЕ изучены не- достаточно, а плавка первичных концентратов молибде- на не исследовалась вообще. В связи с этим актуальным является исследование указанных процессов и создание промышленных технологий получения качественных слитков молибдена в Украине. Исследования процессов рафинирования и кристал- лизации молибденовых слитков при ЭЛПЕ проводились в ИЭС им. Е. О. Патона под руководством академика Б. А. Мовчана. Показано положительное влияние леги- рования молибдена (до 0,1 % углерода) на структуру слитка по механизму высокотемпературной гетерогени- зации [1]. В работе [2] установлены количественные ха- рактеристики удаления примесей из тугоплавких метал- лов в процессе электронно-лучевой плавки. В публика- ции [3] исследованы особенности затвердевания метал- ла слитков сталей и сплавов при ЭЛПЕ. Установлены феноменологические зависимости структуры слитков от теплофизических условий их фор- мирования: сдвиг максимума электронно-лучевого наг- рева слитка в кристаллизаторе в сторону его периферий- ной части и применение так называемой порционной плавки. В работе [4] установлены зависимости влияния теп- лофизических условий формирования слитков на их структуру через скорости охлаждения расплава при кристаллизации. В частности, смещение максимума обог- рева в периферийную зону кристаллизатора (так называе- мый периферийный обогрев — ПО) способствует вы- равниванию условий кристаллизации по диаметру слит- ка и скорости охлаждения расплава. Вместе с тем при- менение указанных зависимостей к слиткам молибдена из-за особенностей их кристаллизации и наличия порога хладноломкости требует дальнейших исследований. В ИЭС им. Е. О. Патона и НТЦ «Патон-Армения» совместно с ГП НИТИ им. Я. Е. Осады проведены ис- следования слитков, выплавленных способом ЭЛПЕ [5], в том числе с применением оптимизированного режима периферийного обогрева (ЭЛПЕ ПО) [6]. Экспериментальные плавки проводили на электрон- но-лучевой установке МВ-1 (рис. 1), главной техничес- кой особенностью которой является ее приспособлен- ность к плавке тугоплавких металлов (высокая удельная мощность электронно-лучевого нагрева относительно объема камеры плавки и конструктивные решения тех- нологической оснастки, позволяющие эффективно про- изводить дегазацию и плавку исходного сырья). При не- © В. О. МУШЕГЯН, 2013 11 обходимости установка позволяет создавать в точке электронную бомбардировку удельной мощностью 5⋅108 Вт/м2. Исходная шихта представляла собой молибден ме- таллический в виде спеченных брикетов (ТУ РА28-54- 529-61-661–2007) с добавлением легирующих в коли- честве, необходимом для достижения заданного хими- ческого состава сплава и компенсации потерь на испа- рение. С этой целью в сплавы углерода в процессе фор- мирования шихты добавляли порошки карбидов цирко- ния и титана, полученные способом совместного испа- рения в электронно-лучевой установке [7]. После загрузки шихтовой заготовки установку ваку- умировали до уровня остаточного давления примерно 1⋅10–2 Па. Затем заготовку сплавляли в промежуточную емкость до ее заполнения и периодически сливали жид- кий металл в медный водоохлаждаемый кристаллиза- тор. В процессе плавок применяли кристаллизатор ци- линдрической формы с внутренним диаметром 100 мм, оснащенный вертикально перемещаемым поддоном с углублением в виде «ласточкиного хвоста». Первыми порциями слива формировали затравку бу- дущего слитка до высоты, равной внутреннему диамет- ру кристаллизатора. Затем на достигнутом технологи- ческом режиме выплавляли слиток необходимой высо- ты. В ходе экспериментальных плавок скорость плавки варьировали в пределах 0,8…4,5 кг/ч. Обогрев слитка в кристаллизаторе производили путем сканирования по его поверхности луча одной из электронных пушек. Обогревали слиток как равномерно по всей поверхнос- ти, так и с преимущественным сосредоточением обогре- ва в периферийной его части (рис. 2). Процесс плавки продолжался в среднем 3 ч. В конце плавки производили вывод усадки путем постепенного снижения мощности обогрева верхнего торца слитка в кристаллизаторе. Слиток остывал в камере в условиях вакуума в течение 4 ч. Исследовали слитки ряда электронно-лучевых пла- вок молибдена, осуществленных при различных скорос- тях плавки и условиях обогрева металла в кристаллиза- торе (табл. 1). Микротвердость всех выплавленных сплавов находится на уровне 1400…1500 МПа, что го- раздо ниже, чем микротвердость молибдена обычной дуговой плавки (1700…2000 МПа). Это свидетельствует о значительно лучшем рафинировании металла при плавке в высоком вакууме. Как видно из таблицы, температура перехода в хруп- кое состояние такого молибдена практически не зависит от скорости плавки. Характер разрушения изучали ме- тодом фрактографии. Сплавы, показавшие наиболее низкую температуру хладноломкости, разрушались пре- имущественно по телу зерна, в то время как сплавы с высокой температурой перехода — по границам зерен (рис.3). Следует отметить, что в структуре сплавов, по- казавших низкую температуру перехода, внутри круп- ных зерен размером 5…10 мм обнаружена субструктура размерами 0,3…0,5 мм, внутри которой имеется субс- труктура 2-го порядка (рис.4). Для молибдена, выплавленного с помощью тради- ционной технологии ЭЛПЕ, наиболее низкой темпера- турой перехода оказалось значение – 45 °С, тогда как на- иболее низкая температура перехода металла ЭЛПЕ с пе- риферийным обогревом составила – 80 °С, причем прин- ципиальных различий в структуре сплавов с низкой и вы- сокой температурами хладноломкости не обнаружено. Для исследования влияния способов и режимов плавки на структуру и свойства литых сплавов молиб- дена способом ЭЛПЕ получены слитки сплавов трех систем легирования: TZM (Mo–0,02C–0,5Ti–0,1Zr); TZC (Mo–0,15C–1,25Ti–0,15Zr); Mo–1,5Nb–0,25C. Металл выплавляли способами ЭЛПЕ — традицион- ным и с применением периферийного электронно-луче- Рис.1. Установка МВ-1: а — пульт оператора; б —вид со стороны камеры загрузки Рис. 2. Cхема распределения мощности q теплового нагрева на повер- хности зеркала ванны в полости кристаллизатора при ЭЛПЕ ПО (0 — ось слитка, ось симметрии; R — радиус слитка; W1 и W2 — мощности нагрева соответственно центральной и периферийной частей слитка; DR — ширина кольца периферийного нагрева; dR — «засветка» луча на стенку кристаллизатора) [6] 12 вого обогрева. Способы плавки, составы и свойства по- лученных сплавов представлены в табл. 2. Как следует из табл. 2, сплавы в литом состоянии имеют практически одинаковый размер зерна в пределах 0,5…0,6 мм. Ре- зультаты измерения твердости показали, что у матрицы сплава в случае изготовления способом ЭЛПЕ ПО она несколько ниже, чем у металла ЭЛПЕ, но значительно превышает значения, полученные для плавок нелегиро- Рис. 3. Характер разрушения сплавов ЭЛПЕ ПО № 2 (а) и 3 (б) (табл. 1) Т а б л и ц а 1 . Характеристики литого молибдена ЭЛПЕ и ЭЛПЕ ПО № п/п Вакуум, Па Скорость плавки, кг/ч Порог хладно- ломкости, °С Размер зерна, мм Размер субзерна, мм Микротвер- дость, МПа Временное сопро- тивление, МПа Характер разру- шения, % ЭЛПЕ 1 0,005 4,0 – 45 10 0,3 1560 670 90 по границе 2 3,5 – 20 9 0,2 1690 810 90 » 3 3,8 + 60 16 0,6 1560 – 50 » 4 1,7 – 30 12 0,4 1590 790 50 » ЭЛПЕ ПО 1 0,030 4,0 – 80 0,8 0,06 1440 742 По зерну 2 0,005 4,5 – 80 0,6 0,05 1530 852 » 3 0,004 0,8 + 50 1,6 0,10 1530 934 По границе 4 0,006 3,6 + 70 1,2 0,10 1570 – » 5 0,004 2,0 — 60 0,9 0,08 1440 625 По зерну Рис. 4. Микроструктура ( 500) сплавов ЭЛПЕ ПО № 1 (а) и 3 (б) (табл. 1); 500 13 ванного молибдена в условиях высокого вакуума (табл. 1). Таким образом, в литом состоянии матрица молибдена, полученного в полупромышленных условиях, значи- тельно пресыщена примесями внедрения. Об этом также свидетельствуют результаты работы [8], где способом прецизионного измерения параметров кристаллической решетки показана значительная пресыщенность приме- сями внедрения молибденовой матрицы в литых спла- вах. Вследствие этого режимы плавки и термомехани- ческой обработки должны оказывать существенное вли- яние на характер распределения примесей внедрения и свойства литых сплавов молибдена. Данные табл. 2 по- казывают, что слитки сплава TZM, полученные спосо- бом ЭЛПЕ ПО, имеют температуру хладноломкости ни- же, чем у металла ЭЛПЕ того же состава. Этот результат находится в полном соответствии с данными табл. 1, по- лученными при плавках с высоким вакуумом. Выводы 1. В сплавах молибдена ЭЛПЕ периферийный обогрев металла в кристаллизаторе устанавливает предел хлад- ноломкости в интервале – 80…+ 70 °С. Внутри крупных зерен формируется субструктура, при этом возрастают относительное удлинение и ударная вязкость металла слитков. 2. Уменьшение зерна в молибденовом слитке, полу- чаемое при ЭЛПЕ ПО, приводит к изменению характера разрушения образцов от транскристаллитного к интер- кристаллитному, что выражается в повышении вязкости их разрушения. 1. Мовчан Б. А., Статкевич В. Н. Повышение пластичности литых и рекристаллизованных сплавов молибдена при выделении вы- сокотемпературной второй фазы // Изв. АН СССР. Металлы. — 1969. — № 2. — С. 129–136. 2. Патон Б. Е., Тригуб Н. П., Ахонин С. В. Электронно-лучевая плавка тугоплавких и высокореакционных металлов. — Киев: Наук. думка, 2008. — 306 с. 3. Электронно-лучевая плавка / Б. Е. Патон, Н. П. Тригуб, Д. А. Коз- литин и др. — Киев: Наук. думка, 1997. — 265 с. 4. Жук Г. В. О влиянии распределения мощности нагрева металла в кристаллизаторе в процессе ЭЛПЕ на структуру слитков // Современ. электрометаллургия. — 2008. — № 2. — С. 17–20. 5. Мушегян В. О. Электроннолучевая плавка с промежуточной ем- костью — эффективный способ повышения механических свойств молибдена // Электрометаллургия. — 2010. — № 9. — С. 28–31. 6. Мушегян В. О. Оптимизация технологии электронно-лучевой плавки молибдена способом математического моделирования // Современ. электрометаллургия. — 2011. — № 4. — С. 9–11. 7. Структура и некоторые свойства толстых вакуумных конден- сатов Ti–C / А. С. Лисикян, Е. В. Черненко, В. О. Мушегян, Б. А. Мовчан // Пробл. спец. электрометаллургии. — 1990. — № 3. — С. 65–68. 8. Сплавы молибдена / Н. Н. Моргунова, Б. А. Клыпин, В. А. Бояр- шинов и др. — М.: Металлургия, 1975. — 390 с. Developed is the technology of electron beam melting of ingots of molybdenum -base alloys in electron beam installation of MV-1 type, specially fit for refractory metals and alloys on their base. As initial materials, the primary briquettes of molybdenum and alloying additions in the form of carbides were used. Additions were produced in electron beam unit using unique technology of combined evaporation. The updated method of periphery heating of ingot in the mould was used during melting. Ingots of low- and medium-alloyed alloys of molybdenum, produced both by using the traditional EBCH method, and also by applying the periphery heating in mould, were investigated. The effect of conditions of melting on structure, cold brittleness temperature and mechanical properties of metal was determined. Ref. 8., Tables 2, Figs.4. K e y w o r d s : molybdenum; ingot; electron beam remelting; crystallization; structure; refining; impact strength Поступила 17.01.2013 Т а б л и ц а 2 . Характеристики литых сплавов молибдена ЭЛПЕ Марка сплава № сплава Способ плавки Порог хладно- ломкости, °С Размер зерна, мм Микротвердость, МПа (2-я фаза/матрица) Временное сопро- тивление, МПа Характер разрушения транскристаллитный, % TZM 2105 ЭЛПЕ ПО – 30 0,5 2820/2280 855 100 317 ЭЛПЕ + 25 0,6 3020/2060 747 85 TZC 2124 ЭЛПЕ ПО >150 0,2 2520/2240 860 90 321 ЭЛПЕ >150 0,4 2830/2120 864 90 Mo–Nb–C 2112 ЭЛПЕ ПО >150 0,15 2220 710 90 322 ЭЛПЕ >150 0,25 2420 760 80 14

Влияние параметров ЭЛПЕ на свойства слитков молибдена и сплавов на его основе

Institution

Ähnliche Einträge