Способ получения высококачественных монокристаллических заготовок

 

Изобретение может быть использовано в металлургии, преимущественно в технологии получения литых монокристаллических заготовок из сплавов, содержащих Fе-Со-Ni-Al-Cu-Ti. Сущность изобретения заключается в том, что монокристаллическую затравку используют из сплава, содержащего все компоненты требуемого состава поликристаллической заготовки, кроме титана, причем содержание титана в исходной поликристаллической заготовке увеличивают по сравнению с требуемым составом на величину, определяемую из формулы: ΔC_заг= h/H·C_спл, где C_спл - требуемое содержание титана в монокристаллической заготовке ; Н - высота исходной поликристаллической заготовки, см; h - высота зоны приплавления к затраве, см; при этом содержание одного или нескольких компонентов в затравке увеличивается на величину содержания титана в сплаве, а в заготовке содержание этих компонентов соответственно уменьшается. Увеличение содержания титана в исходной поликристаллической заготовке необходимо для компенсации его в затравке, в которой титан отсутствует. Из-за отсутствия титана в затравке необходимо увеличить содержание других компонентов сплава. 5 табл.

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к технологии получения литых монокристаллических заготовок из сплавов, содержащих Fe-Co-Ni-Al-Cu-Ti (ЮНДКТ).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ выращивания монокристаллов магнитных сплавов на монокристаллической затравке с созданием температурного градиента G = 1 - 10 град/мм в расплаве перед фронтом кристаллизации и кристаллизацию ведут со скоростью V = 1 - 10 мм/мин (а.с. N 1807101). Однако и этот способ не позволяет полностью избавиться от дополнительных кристаллов с произвольной ориентацией и иметь разориентировку блоков меньше 4 град.

Изобретение решает задачу получения высококачественных монокристаллических заготовок методом направленного управляемого затвердевания из магнитного сплава, содержащего Fe-Co-Ni-Al-Cu-Ti и увеличения выхода годных монокристаллов.

Сущность данного изобретения заключается в том, что в способе получения монокристаллических заготовок из сплавов ЮНДКТ используют монокристаллическую затравку из сплава, содержащего все компоненты требуемого состава поликристаллической заготовки, кроме титана, причем содержание титана в исходной поликристаллической заготовке увеличивают по сравнению с требуемым составом на величину, определяемую из формулы: где C_спл - требуемое содержание титана в монокристаллической заготовке, %; H - высота исходной поликристаллической заготовки, см; h - высота зоны приплавления к затравке, см; при этом содержание одного или нескольких компонентов в монокристаллической затравке увеличивается на величину содержания титана в сплаве, а в поликристаллической заготовке содержание этих компонентов соответственно уменьшается.

Увеличение содержания титана в исходной поликристаллической заготовке необходимо для компенсации его в затравке, в которой титан отсутствует. Из-за отсутствия титана в затравке необходимо увеличить содержание других компонентов сплава.

При получении монокристаллических заготовок из магнитных сплавов ЮНДКТ (ЮНДК35Т5БА, ЮНДК40Т8АА по ГОСТ 17809-72) в расплаве возникают тугоплавкие неметаллические включения нитриды, карбиды и карбонитриды титана, которые являются активными центрами кристаллизации. При направленном затвердевании на этих включениях образуются новые кристаллы с произвольной ориентацией, которые понижают эксплуатационные свойства монокристаллических магнитов. При этом титан увеличивает интервал кристаллизации сплава на 30 - 50 град, что приводит к увеличению разориентировки блоков монокристалла до 7 - 10 градусов. , и понижению магнитных свойств на 8 - 12%. При этом в монокристаллических магнитах становится невозможным добиться равномерного распределения индукции на полюсах в пределах одного процента, а разности индукции на полюсах меньше 4 - 65, что не позволяет создать высокоточные приборы на базе этих магнитов.

Устранение в сплаве титана приводит к уменьшению интервала кристаллизации и позволяет получать высококачественные монокристаллические затравки с разориентировкой блоков в пределах 2 - 3 град. Отсутствие содержания титана в затравках устраняет образование тугоплавких включений на его основе, поэтому при вращении отсутствуют случайные кристаллы с произвольной ориентацией.

Пример. Вырастили монокристаллические заготовки из сплава ЮНДК35Т5АА по ГОСТ 17809 - 72 высотой 90 мм и диаметром 21 мм. Зона приплавления к затравке составила 10 мл. Требуемый состав сплава монокристалла исходной поликристаллической заготовки и монокристаллической затравки приведен в табл. 1.

После выращивания состав монокристаллов соответствует требуемому. Из выращенных монокристаллов изготовили постоянные магниты, которые имели следующие свойства (см. табл. 2).

Другие условия получения монокристаллических магнитов из сплава ЮНДК35Т5 приведены в табл. 3, 4 и 5.

Формула изобретения

Способ получения высококачественных монокристаллических заготовок методом направленного управляемого затвердевания из сплавов, содержащих железо-кобаль-никель-медь-алюминий-титан, включающий получение исходных поликристаллических заготовок требуемого химического состава, выращивание на монокристаллической затравке в керамической форме в тепловом узле кристаллизатора, отличающийся тем, что монокристаллическую затравку используют из сплава, содержащего все компоненты исходной поликристаллической заготовки, кроме титана, причем в поликристаллической заготовке содержание титана увеличивают по сравнению с требуемым на величину, определяемую из формулы где ΔC_заг - увеличение содержания титана в поликристаллической заготовке, %; C_спл - требуемое химическое содержание титана в монокристалле, %;
H - высота поликристаллической заготовки, см;
h - высота зоны приплавления к затравке, см,
при этом содержание одного или нескольких компонентов в затравке увеличивают на величину содержания титана в сплаве, а в поликристаллической заготовке содержание этих компонентов соответственно уменьшают.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3