Способ радиационно-термической обработки материалов

Способ радиационно-термической обработки материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам радиационно-термической обработки материалов и может быть использовано при производстве толстостенных изделий изферритов и керамики, С целью повышения эффективности обработки за счет повышения коэффициента использования электродного пучка и возможности обработки толстостенных материалов , в процессе радиационно-термической обработки производят вращение материала под пучком ускоренных электронов . При этом энергию пучка ускоренных электронов выбирают таким образом , чтобы обеспечить условие d 2R (d - толщина материала, R - прос бег электронов в материале). При обработке по изобретению стержней из ферритов и стеатитовой керамики диаметром 0,4-10,0 мм и длиной 10 см не наблюдалось их разрушения и коробления . 1 табл. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51> 4 В 22 Г 3/24,. С 04 В 35 26 м, В

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 4099830/31-02 (22) 20.05.86 (46) 30.04.88. Бюл. Ф 16 (71) Томский политехнический институт им. С.M.Êèðîâà (72) A.Ï.Ñóðæèêîâ, Ю.М.Анненков, В.С.Новиков, А.,М.Притулов и Н;И.Сурага (53) 621.762.275.55(088.8) (57) Изобретение относится к способам радиационно-термической обработки материалов и может быть использовано при производстве толстостенных изделий из ферритов и керамики. С целью повышения эффективности обработки за счет повышения коэффициента использования электродного пучка и возможности обработки толстостенных материалов, в процессе радиационно-термической обработки производят вращение материала под пучком ускоренных.электронов. При этом энергию пучка ускоренных электронов выбирают таким. образом, чтобы обеспечить условие d =

= 2R (d — толщина материала, R — пробег электронов в материале). При обработке по изобретению стержней из ферритов и стеатитовой керамики диаметром 0,4- IO,Î мм и длиной 10 см не наблюдалось их разрушения и коробления. 1 табл. (56) Вайсбурд Д.И, и др. Накопление, разрушение и коагуляция электронных центров в щелочногалоидных кристаллах под действием протонов. Труды межвузовской конференции. по радиационной физике, Томск: Томский университет, 1970, с. 98-108.

Авторское свидетельство СССР

Ð 1246488, кл. В 22 F 3/12, 1984. (54) СПОСОБ РАДИАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ MATEPHAJIOB

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/ " - g

H А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1391808

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к использованию ионизирующего излучения в процессах термической обработки порошковых изделий, и может найти применение при изготовлении ферритовых и керамических изделий.

Целью изобретения является повышение эффективности обработки матери- 10 ала за счет повьппения коэффициента использования электронного пучка и возможности обработки толстостенных материалов.

Изобретение основано на экспери., ментально обнаруженной возможности повьппения коэффициента использования

1 электронного пучка при быстром вращении облучаемого материала (например, стержня) вокруг собственной продольной оси. При этом каждая точка поверхности материала практически одновременно облучается со всех сторон на гл бину, равную пробегу (R) электронов в материале. 25

Если d (2R (где d — диаметр стержня), то происходит перекрывание облучаемых частей стержня в его центре.

Область перекрывания характеризуется более высокой температурой и более высоким значением поглощенной доры, чем остальной объем стержня, т.е. происходит неоднородное облучение и неравномерный прогрев его объема.

Если d + 2R, то наблюдается обратная ситуация — центральный объем ос тается необлученным, т.е. и в этом случае имеет место неоднородность радиационно-термической обработки.

Наиболее оптимальным является случай, когда выполнимо условие и = 2R. 40

При этом происходит "стыковка" облучаемых объемов в центре стержня и наблюдается как однородное облучение материала по всему объему, так и равномерный прогрев материала до одина.ковой температуры,.

При этом достигается высокая эффективность использования электронно-го пучка (коэффициент использования близок к единице) и расширяются технологические возможности способа радиационно-термической обработки материалов за счет возможности обработки материалов-а толщиной, в два раза превьш ающей длину свободного пробега

55 электронов.

Пример. Радиационно-термической обработке поцвергают стержни из литий-титанового феррита и стеатитовой керамики (СК-1) с диаметром 0,410,0 мм и длиной. 10 см.

В качестве ускорителя электронов используют импульсный ускоритель электронов ИЛУ-6 с параметрами пучка; энергия электронов в пучке 2 МэВ, ток пучка в импульсе 0,6 А, длительность импульса облучения 600 мкс, частота следования импульсов облучения 5-25 Гц.

Предварительно для облучаемых материалов определяют значение пробега (R) электронов в материале по формуле

R = 0,542 Е - 0,133, (1) где R - -пробег электронов в материале, г/см ;

E - -энергия ускоренных электронов, МэВ.

Для перевода размерности пробега (из г/см в см) необходимо значение

R по формуле (1) разделить на плотность облучаемого материала р, значение которой для литий-титанового феррита и стеатитовой керамики составляют соответственно 3,92 и

3,2 г/см . С учетом этих значений плотности пробег электронов с энергией 2 МэВ в литий-титановом феррите и стеатитовой керамике составляет соответственно 0,24 и 0,29 см, Затем проводят для сопоставительного анализа радиационно-термическую обработку стержней известным способом. Для этого стержни различного диаметра помещают .на подставку из шамотного кирпича. Стержни неподвижны, перпендикулярны продольной оси, предполагаемому направлению распространения пучка и находятся на расстоянии 30 см от выходного окна ускорителя, Включают ускоритель, и стержни а нагревают облучением до 1050 С. Скорость нагревания постоянна 800 град /

/мин. Температуру контролируют термопарой Pt-PtR . Скорость нагревания регулируют изменением частоты следования импульсов облучения. После нагревания стержней до заданной температуры (1050 С) стержни выдерживают под облучением при этой температуре

15 мин. Затем ускоритель отключают, стержни охлаждают до комнатной температуры и производят осмотр стержней.

В таблице приведены результаты для различных соотношений Й/К, 1391808

Способ

Соотно шение

d/R

Предлагаемый

Известный

Феррит Керамика Феррит

СК-1

Керамика СК-1

0,2

Разрушений и короблений нет

Разруше- Разрушений и ний и ко- короблений роблений нет нет

То же То же

Разрушений и короблений нет

0 5

То же

То же

0,8 То же

1,0

Стержень изогнут

Стержень разрушен

То же

Стержень изогнут

Стержень разрушен

Та же

1,5

Стержень разрушен

Короблений и разрушений нет

Стержень разрушен

2,0

3 0

У пользования электронного пучка возрастает более, чем в 2 раза.

30 Использование изобретения позволяет расширить область использования радиационно-термической обработки, в частности использовать ее при обработке толстостенных материалов (стержgr„ B« труб и т.д.) из ферритовых и керамических материалов.

Формула изобретения

Способ радиационно-термической об40 работки материалов, включающий их помещение под пучок, ускоренных электронов, нагрев облучением до заданной температуры и выдержку нри этой температуре под облучением, о т л и,ч а45 ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности обработки, в процессе нагрева и выдержки производят вращение материала под пучком ускоренных электронов, а энергию пучка ускоренных электронов и толщину обрабатываемого материала выбирают из условия d = 2R, где d — толщина материала, R — - пробег электронов в материале.

8нИИПИ Заказ 1848/15 Тираж 740 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Затем производят радиационно-термическую обработку новой партии стержней щ>едлагаемым способом. Процедура облучения и параметры. пучка идентичны предыдущей обработке, с.той лишь разницей, что стержни вращают вокруг их продольной оси со скоростью 2 об./с.

Как следует иэ таблицы, известный способ позволяет проводить радиационно-термическую обработку материалов лишь в случае d/R менее 1 (проникающее облучение), в противном случае наблюдается коробление или разрушение материалов. Предлагаемый способ позволяет при использовании вращения образцов (стержней) материалов получить неразрушенный и недеформированный.материал как-в случаях d/R .менее

1, так и при d/R, равном .1 и. 2. Наиболее предпочтительным, однако, с точки использования электронного пучка (коэффициент использования около единицы) является случай d/R, равного 2, так как по сравнению с из вестным способом, эффективность ис11

It

Стержень разрушен

Короблений и разрушений нет

Стержень разрушен