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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2219274

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VODORODOPOGLOTITELNYH Legierungen komplexer Zusammensetzung

Name des Erfinders:. Patrickeyev JB; Buzlov AV. Badovskiy VV
Der Name des Patentinhabers: FGUP Körperforschung und Design - Institut für Seltene Metallindustrie "Giredmet"
Korrespondenzanschrift :. 109017, Moskau, B. Tolmachevsky Lane 5, "Giredmet" OPiII
Startdatum des Patents: 2002.05.27

Die Erfindung betrifft Metallurgie, insbesondere auf die Herstellung von Legierungen, deren Zusammensetzung ermöglicht die Aufnahme und Abgabe von Wasserstoff. Das Verfahren wird zumindest vier ausgeführt Umschmelzen des Barrens mit anschließender Kristallisationsgeschwindigkeit von weniger als 0,6 mm / s, und die endgültige Umschmelzen - gefolgt Ingot Erstarrungsgeschwindigkeit von 0,6 mm / s. Die Erfindung ermöglicht es Standard-Ausrüstung die Produktivität des Prozesses durch das 2,5-fache auf der Grundlage des Eingangs der REM-Legierungen zu erhöhen und liefert Legierungen mit hoher Leistung, stabile Eigenschaften für die Verwendung als Komponenten von Wärmepumpen, Wasserstoff-Batterien.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft Eisenmetallurgie, insbesondere Legierung zu produzieren , deren Zusammensetzung erlaubt die Absorption und Freisetzung von Wasserstoff.

Bekannten Legierungen - Wasserstofffänger auf der Basis des Typs AB 5 Verbindungen hergestellt, die die Legierungskomponenten saugen zugegeben. Sie werden in der chemischen Stromquellen, elektrochemische Generatoren, Wasserstoff, Batterien, Wärmepumpen eingesetzt.

Die wichtigste technische Merkmal, das die Qualität der Legierungen definiert, ist ihre Wasserstoffkapazität arbeitet, ausgedrückt als Prozentsatz von Gewicht, das zeigt, wie viel Wasserstoff kann in einer bestimmten Legierung bei einer gegebenen Temperatur Druckbereich entfernt werden. Die Verwendung einer Zusammensetzung der Legierung bestimmt, die Möglichkeit, den Bereich des Drucks und der Temperatur expandiert.

Das Verfahren zur Herstellung von Legierungen Wasserstoff Fänger besteht aus zwei Hauptschritten: die anfängliche Ladung und Komponenten Barrenkristallisierung schmelzen. Die Fusion erfolgt, in der Regel in der Induktions- oder Lichtbogenöfen (B.V.Linchevsky, "Technik der metallurgischen Experiment", Moskau, "Metallurgie", 1979, S. 16).

Induktionsofen zum Erhitzen und Schmelzen kann offen oder geschlossen sein. Vodorodopoglotitelnymi Beim Arbeiten mit Legierungen des Typs AB 5 in einem geschlossenen Schmelzinduktionsofen in einer Argonatmosphäre sind wegen der hohen Oxidationskraft ihrer konstituierenden Seltenerdmetallen (REM). Die Stromquelle Öfen sind Rohr oder Motor-Generatoren mit verschiedenen Kapazitäten. Legierungscharge wurde in einem Tiegel Behälter angeordnet, im Inneren der Spule angeordnet ist. Anzahl der REM, die in der Ladung, mit der überschüssige Ladung auf Basis von Kohlenmonoxid. Als nächstes wird der Ofen mit Argon und Legieren evakuiert, verfüllt wird Chargenmaterialien durchgeführt. Am Ende des der Schmelzstrom abgeschaltet wird, wird die Legierung in eine Form gegossen, wo es Kristallisation.

Die Nachteile des Induktionsschmelzen sollte chemische Wechselwirkung der Schmelze mit dem Tiegelmaterial umfassen, die zu einer Störung der chemischen Zusammensetzung der Legierung führt und als Folge zu einer Abnahme in der Wirkung des Wasserstoffkapazität.

Ein Verfahren zur vodorodopoglotitelnyh Legierungen komplexer Zusammensetzung in Lichtbogenöfen mit nicht abschmelzenden Elektroden zu erhalten. Verwendete Wolframelektrode. Öfen arbeiten in einer neutralen Gasatmosphäre (Argon). Geschmolzenes Metall (Gebühr) in einer gekühlten Form unter der Elektrode. Wenn der Lichtbogen Material geschmolzen ist, wenn man die Schmelze auszuschalten kristallisiert, einen Metallblock bilden (Legierung). Umschmelzen und Kristallisationsvorgänge durchgeführt mehrmals. Als Formmaterial verwendet Kupfer (B.V.Linchevsky "Metallurgical Engineering Experiment", Moskau, "Metallurgie", 1979, S. 21).

Schmelzöfen dieser Art ist die chemische Zusammensetzung des homogenen Metall erhalten. Diese chemische Wechselwirkung zwischen dem Formmaterial und Legierung Nr. Daher hat in Bezug auf die Konstanz der Lichtbogenschmelz Reinheit Legierung einen Vorteil über Induktion.

Der Nachteil des herkömmlichen Verfahrens ist die schlechte Reproduzierbarkeit der Ergebnisse für Wasserstoffkapazität Legierungen und Implementierungsverfahren ausschließlich Kleinserien der Vorlage.

Das technische Ergebnis des beanspruchten Verfahrens für vodorodopoglotitelnyh Legierungen komplexer Zusammensetzung in einem Lichtbogenofen mit einer nicht abschmelzenden Elektrode herzustellen , ist die Zyklusleistung zu verbessern , indem die Masse der geschmolzenen Barren und stabilen Empfang von erhöhter Wasserstoffkapazität Legierungen zu erhöhen.

Dies wird durch ein Verfahren gelöst , Legierungen zur Herstellung vodorodopoglotitelnyh komplexe Zusammensetzung, die wiederholt Schmelz- und Kristallisations der Ausgangskomponenten in Lichtbogenöfen Barren aus der Gießform durch eine neutrale Gasatmosphäre abgekühlt wird , gemäß der Erfindung mindestens vier nachfolgenden Umschmelzverfahren mit dem Ingot Kristallisationsgeschwindigkeit durchgeführt weniger als 0,6 mm / sec, und eine abschließende Umschmelzen wird nachfolgende Kristallisationsgeschwindigkeit von 0,6 mm / sec durchgeführt.

Das Verfahren besteht in der Tatsache , dass die beanspruchte Modi Kristallisation ceteris paribus (Mütter, Formenbau, etc.) eine erste Umschmelzen vollständige Fusion Blendkomponenten und chemische Homogenität der Legierung und die anschließende Umschmelzen der endgültigen Kristallisationsgeschwindigkeit des Barrens Ausbeuten sorgen für eine optimale Phasenzusammensetzung, Mikrostruktur und die notwendige Wasserstoffkapazität assoziierten Arbeit.

Derzeit ist keine veröffentlichten Daten über die Auswirkung auf die Kristallisationsbedingungen des Blocks und seiner technischen Eigenschaften, insbesondere Wasserstoffkapazität. Unterdessen wird in dem Schritt der Kristallisation Barrens erforderlichen Mikrostruktur und Phasenzusammensetzung der Legierung gebildet ist, dessen Arbeitswasserstoffkapazität zu gewährleisten.

Für das Hauptmerkmal des Kristallisationsprozesses, der alle anderen Parameter der Legierung Produktionsprozesses und zugleich selbst zu Produktionskontrolle gut bestimmt verleiht und die mathematische Beschreibung, wählen Sie die Geschwindigkeit des Barrenkristallisierung, ausgedrückt in mm / sec. Der Mangel an Informationen über solche Untersuchungen in der Praxis, instabil, schlecht reproduzierbare Ergebnisse oder auch niedrige Werte von Wasserstoffkapazität Legierungen begleitet.

Die beanspruchten Zubereitung Prozessparameter vodorodopoglotitelnyh Legierungen komplexer Zusammensetzung optimal sind, da Schmelzen unter Bedingungen halten, in dem die nachfolgende Geschwindigkeit der Kristallisation 0,6 mm / sec in dem Schritt 1-4 Umschmelzen begleitet neproplavami chemischen werden und über alle zu Inhomogenität des Barrens führen. Somit ist die Hauptaufgabe der 1-4 Umschmelzen - die chemische Homogenität des Barrens auf sein Volumen zu gewährleisten.

Kristallisations fünften Ingot nach Umschmelzen mit einer Rate von weniger als 0,6 mm / sec führt zu einer Störung der Mikrostruktur und Phasenzusammensetzung der Legierung und damit Arbeit Wasserstoffkapazität zu reduzieren (siehe. Tabelle). Die Hauptaufgabe dieser Phase - die maximal mögliche Arbeits Legierung Wasserstoffkapazität zu erhalten.

Es sollte beachtet werden, dass der Block durch die herkömmliche Technik mit den gleichen Prozessparametern (Formmaterial und das Design der Lichtbogenparameter, etc.) erhalten eine kleinere Masse und Arbeitswasserstoffkapazität hat. Dies ist aufgrund der Tatsache, daß die Kristallisationsrate konstant bei 1,5 Umschmelzen Schritt die Notwendigkeit erzeugt, die Masse des geschmolzenen Barrens, um sowohl chemische Homogenität und die maximale Wasserstoffkapazität der Legierung zu reduzieren.

Die Anwendung dieses Verfahrens des Schmelzens, wie aus der Tabelle ersichtlich ist, dass Sie die zyklische Leistung 2,5fache zu erhöhen erlaubt, also die Möglichkeit zu geben, das 2,5-fache der Masse des aufgeschmolzenen Ingots zu erhöhen, während seine qualitative und quantitative Eigenschaften beibehalten. Die beanspruchte Erfindung kann der gleiche technische Wirkung zu allen bekannten Legierungszusammensetzungen Wasserstoff-Fänger anwendbar.

Ein Beispiel des Verfahrens , die Zusammensetzung von komplexen Legierungen zur Herstellung vodorodopoglotitelnyh

In einem wassergekühlten Kupferform Legierung beladen Ladung Mm 0,9 La 0,1 Ni 4 Co. Die Masse von Lanthan und Mischmetall wurden aus 3% Übermaß, bezogen auf die Verbrennung. Für Ingot mit einem Gewicht von 2 kg Batch-Zusammensetzung der Komponenten ist wie folgt: 600 g Mischmetall, Lanthanum 66 g, 1082 g Nickel, Cobalt, 272 g Als nächstes wurde der Ofen auf einen Restgasdruck von 0,006 mmHg evakuiert gereinigt und mit Argon gefüllt. Die ersten vier Umschmelzen unter Bedingungen durchgeführt wurde, was die anschließende Kristallisationsgeschwindigkeit von 0,44 mm / s (siehe. Tabelle). Durchschnittsstrom von 350 A bei U = 60 V Verhüttung Jeder Barren Umschmelzen umgeworfen. Nach dem fünften des Barrens Kristallisations Umschmelzen mit einer Geschwindigkeit von 0,76 mm / sec durchgeführt. Nach dem Abkühlen wurde die Legierung Ofen geöffnet und kippte Barren. Arbeits erhaltene Ingot Wasserstoffkapazität im Druckbereich von 35-5 atm betrug 1,52 Gewichts-%.

Somit ist die beanspruchte Erfindung ermöglicht die Durchführung von Standardverfahrensausrüstung immer vodorodopoglotitelnyh AB 5 -Typ - Legierung, Seltenerd-Basis und durch das 2,5 - fache zu verbessern Erhalt von Legierungen mit hoher Leistung zu gewährleisten, stabile Eigenschaften für die Verwendung als Komponenten von Wärmepumpen, Wasserstoffspeicher, chemische Stromquellen.

FORDERUNGEN

Verfahren von Legierungen vodorodopoglotitelnyh komplexe Zusammensetzung umfassend mehrere Kristallisation und Umschmelzblock in Lichtbogenöfen mit gekühlter Kokille in einer Atmosphäre aus neutralem Gas erzeugt wird, daß mindestens vier aufeinanderfolgende Umschmelzen gekennzeichnet ist mit der Kristallisationsgeschwindigkeit des Rohlings mindestens 0,6 mm / s, und die endgültige Übertrag-Umschmelzen durchgeführt wird gefolgten Barren Erstarrungsgeschwindigkeit 0,6 mm / s.

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Erscheinungsdatum 04.01.2007gg