Спосіб одержання аморфних матеріалів у довільних об’ємах з металів та їх сплавів

Реферат: Спосіб одержання аморфних матеріалів у довільних об'ємах з металів та їх сплавів, при якому використовують об'ємне охолодження, формують з розплаву виливок довільного об'єму. Відведення тепла від центральних областей виливка, зокрема з однокомпонентних та інших важкоаморфізованих матеріалів, здійснюють, розміщуючи в області центра симетрії градієнта теплового потоку охолоджування виливка заготовку обмеженого об'єму з аморфного матеріалу, ідентичного аморфізованому. UA 70777 U (12) UA 70777 U UA 70777 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології зміни фізичної структури елементів, переважно кольорових і чорних металів та їх сплавів, зокрема однокомпонентних та інших важкоаморфізованих матеріалів з метою отримання наноструктурного стану речовини. Відомий спосіб отримання безперервних нанокристалічних заготовок в кристалізаторі (аналог), одна пара вертикальних стінок якого виконана з можливістю зворотно-поступального переміщення, а друга пара - з можливістю обертального руху і має у верхній частині розширену ділянку з кутом нахилу до вертикалі, що включає подачу інертного газу уздовж другої пари стінок кристалізатора, розпилювання металу в два ряди струменів, обтискання металу, калібрування поверхні заготовки і її безперервне виштовхування, при цьому в кристалізаторі розпилюють заздалегідь підготовлений, переохолоджений нижче за температуру кристалізації, рідкий метал, що знаходиться в аморфному стані, двома рядами струменів, між якими, уздовж другої пари стінок кристалізатора, подають перегрітий рідкий метал, однорідний металу, що розпилюється, при цьому в кристалізаторі відбувається вирівнювання температур перегрітого і переохолодженого металів і їх одночасна кристалізація (патент № 2372166 (RU), B22D 11/51, В82В 3/00, 2009). Недоліком способу отримання безперервних нанокристалічних заготовок в кристалізаторі є надзвичайно складний та енергоємний процес аморфізації металу. Відомій спосіб одержання аморфних матеріалів у довільних об'ємах з металів та їх сплавів (прототип), при якому виливок формують з розплаву у формі довільного об'єму, використовуючи при цьому об'ємне охолодження, а в момент часу, коли в розплаві встановлюється температура, рівна його температурі плавлення, в останньому формують гідродинамічний удар за рахунок імпульсного підвищення тиску, при цьому величину тиску в розплаві при гідродинамічному ударі підтримують до охолодження розплаву із заданою швидкістю до рівня, нижче температури склування (заявка № 2006105348 (RU), B22D 27/00 B22D 18/02, 2007). Недоліком способу є технологічно складно реалізована стабілізація тиску гідродинамічного удару внаслідок неминучої зміни обсягу розплаву в процесі склування. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу одержання аморфних матеріалів у довільних об'ємах з металів та їх сплавів за допомогою формування в процесі склування ефективного охолодження внутрішнього об'єму виливка завдяки розміщенню в області центру симетрії градієнта теплового потоку охолодження заготовки з аморфного матеріалу, аналогічного аморфізованому, що збільшує швидкість охолодження внутрішніх областей виливка та забезпечує аморфізацію виливків значного об'єму та маси. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання аморфних матеріалів у довільних об'ємах з металів та їх сплавів, при якому, використовують об'ємне охолодження, формують з розплаву виливок довільного об'єму, відведення тепла від центральних областей виливка, зокрема з однокомпонентних та інших важкоаморфізованих матеріалів, здійснюють, розміщуючи в області центра симетрії градієнта теплового потоку охолоджування виливка заготовку обмеженого об'єму з аморфного матеріалу, ідентичного аморфізованому. Використання в процесі аморфізації розташованої в області центра симетрії градієнта теплового потоку охолоджування виливка заготовки обмеженого об'єму з аморфного матеріалу, ідентичного аморфізованому, забезпечує ефективну аморфізацію виливка унаслідок відведення тепла як через зовнішню поверхню, так і від внутрішнього об'єму виливка. Використання в процесі аморфізації розташованої в області центра симетрії градієнта теплового потоку охолоджування виливка заготовки обмеженого об'єму з аморфного матеріалу, ідентичного аморфізованому, забезпечує ефективне відведення тепла від внутрішніх областей виливка значного об'єму та довільної форми. Використання в процесі аморфізації розташованої в області центра симетрії градієнта теплового потоку охолоджування виливка заготовки обмеженого об'єму з аморфного матеріалу, ідентичного аморфізованому, забезпечує отримання однорідного виливка значного об'єму нанокристалічної структури. Здійснення способу одержання аморфних матеріалів у довільних об'ємах з металів та їх сплавів відбувається таким чином. Аморфні матеріали являють собою новий клас матеріалів, які відрізняються від кристалічних ідентичного хімічного складу наявністю ближнього і відсутністю дальнього порядку атомної структури і сполученням підвищених експлуатаційних характеристик та поліпшених споживчих властивостей. Оскільки атомна рухливість в розплаві значна, швидкість охолоджування, необхідна для отримання наноструктурного стану, повинна бути достатньою для істотної зміни процесу кристалізації, а за певних умов і повного його пригнічення. Отже, для аморфізації матеріалу при безперервному охолоджуванні розплаву останній повинен бути достатньо швидко охолоджений нижче за рівноважну температуру плавлення або температури ліквідусу, а 1 UA 70777 U 5 10 15 20 найбільша швидкість охолоджування потрібна для аморфізації чистих металів, яка закономірно зменшується на три порядки для двокомпонентних сплавів і на п'ять-шість порядків для трикомпонентних сплавів, що є вирішальним теплофізичним чинником аморфізації об'ємних виробів. Найбільшу проблему представляє процес швидкого охолоджування об'ємних виробів, традиційно здійснюваний переважно через зовнішні поверхні виливка. При реалізації способу одержання аморфних матеріалів у довільних об'ємах з металів та їх сплавів симетричної форми в центрі симетрії виливка розміщують заготовку обмеженого об'єму з аморфного матеріалу ідентичного хімічного складу, здійснюють заливку металу у виливницю і забезпечують аморфізацію за рахунок швидкого охолоджування виливка через зовнішні поверхні традиційним способом і додаткового охолоджування внутрішнього об'єму виливка за допомогою відведення тепла через заготовку обмеженого об'єму. Аморфізація внутрішнього об'єму виливка здійснюється внаслідок відведення частини теплової енергії від внутрішнього об'єму виливка на нагрівання заготовки та внаслідок спонтанної аморфізації розплаву на аморфній заготовці, яка не містить центрів кристалізації. При аморфізації виливку несиметричної форми заготовку з аморфного матеріалу ідентичного хімічного складу розміщують в області центру симетрії градієнта теплового потоку і здійснюють аморфізацію внаслідок додаткового охолоджування внутрішнього об'єму виливка. Отримання аморфних заготовок обмеженого об'єму з багатокомпонентних, двокомпонентних або чистих металів здійснюють за існуючими технологіями, наприклад спінінгуванням. Таким чином пропонований спосіб одержання аморфних матеріалів у довільних об'ємах з металів та їх сплавів дійсно забезпечує аморфізацію виливків значного об'єму та маси за допомогою формування в процесі склування ефективного охолодження внутрішнього об'єму виливка завдяки розміщенню в області симетрії градієнта теплового потоку охолодження заготовки з аморфного матеріалу, аналогічного аморфізованому. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб одержання аморфних матеріалів у довільних об'ємах з металів та їх сплавів, при якому використовують об'ємне охолодження, формують з розплаву виливок довільного об'єму, який відрізняється тим, що відведення тепла від центральних областей виливка, зокрема з однокомпонентних та інших важкоаморфізованих матеріалів, здійснюють, розміщуючи в області центра симетрії градієнта теплового потоку охолоджування виливка заготовку обмеженого об'єму з аморфного матеріалу, ідентичного аморфізованому. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2