Способ радиационно-термической обработки материалов Советский патент 1988 года по МПК B22F3/24 C04B35/26 

00

со

00

о

00

I Изобретение относится к порошко- |Вой металлургии, в частности к использованию ионизирующего излучения в процессах термической обработки по рошковых изделий, и может найти применение при изготовлении ферритовых и керамических изделий.

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

Изобретение основано на экспериментально обнаруженной возможности повышения коэффициента использования электронного пучка при быстром вращении облучаемого материала (напри- мер, стержня) вокруг собственной продольной оси. При этом каждая точка поверхности материала практически однов ременно облучается со всех сторон на глубину, равную пробегу (R) электронов в материале.

Если d и 2R (где d - диаметр стержня),-то происходит перекрывание облучаемых частей стержня в его центре. Область перекрьтания характеризуется более высокой температурой и более высоким значением поглощенной , чем остальной объем стержня, т.е. происходит неоднородное облучение и неравномерный прогрев его объема.

Если d 2R, то наблюдается обратная ситуация - центральный объем остается необлученным, т.е. и в этом случае имеет место неоднородность ра- диационно-термической обработки.

Наиболее оптимальным является случай, когда выполнимо условие d 2R, При этом происходит стыковка облучаемых объемов в центре стержня и наблюдается как однородное облучение материала по всему объему, так и равномерный прог рев материала до одина- .ковой температуры.

При этом достигается высокая эффективность использования электронного пучка (коэффициент использования близок к единице) и расширяются технологические возможности способа ра- диационно-термической обработки материалов за счет возможности обработки материалов-с толщиной, в два раза превьш1ающей дли11у свободного пробега электронов.

Пример. Радиационно-термичес- кой обработке подвергают стержни из

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

литий-титанового феррита и стеатитовой керамики (СК-1) с диаметром 0,4- 10,0 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,

Е - энергия ускоренных электронов, МэВ.

Дпя 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 вьтходного окна ускорителя. Включают ускоритель, и стержни нагревают облучением до 1050 С. Скорость нагревания постоянна 800 град / /мин о Температуру контролируют термопарой Pt-PtR,,. Скорость нагревания регулируют изменением частоты следования импульсов облучения. После нагревания стержней до заданной температуры (1050°С) стержни вьщерживают 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 d/R.

Разрушений и коробленийнет

То же

То же

Разрушений и Разрушений Разрушений и короблений и коробле- короблений нет

нет

То же

НИИ нет

То же

То же

НИИ нет

То же

То же

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 - про- с 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

Затем производят радиационно-тер- мическую обработку новой партии стержней предлагаемым способом, Процеду- ра облучения и параметры, пучка идентичны предьщущей обработке, с.той лишь разницей, что стержни вращают вокруг их продольной оси со скоростью 2 об./с.

Как следует из таблиц, известный способ позволяет проводить радиацион- но-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 недеформирован- ный. 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 ис0

0 5

5

0

, ггользования электронного пучка возрастает более, чем в 2 раза,

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

Формула изобретения

Способ радиационно-термической обработки материалов, включающий их помещение под пучок.ускоренных электронов, нагрев облучением до заданной температуры и вьщержку при этой температуре под облучением, о т л и ,ч а- ю щ и и с я 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.