Особливості початкового етапу взаємодії компонентів стопу Cu–Fe під час топлення в індукційній тиґельній печі

О. В. Ноговіцин, В. О. Середенко, О. В. Середенко, І. Р. Баранов, В. П. Школяренко

Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 34/1, 03142 Київ, Україна

Отримано: 04.08.2022; остаточний варіант - 16.08.2022. Завантажити: PDF

Досліджено особливості початкового періоду взаємодії добавки (1% мас.) заліза з мідним розтопом за індукційного топлення. Встановлено вплив характеристик добавки відносно рідкої міді (структури, температурних залежностей густини, питомого електроопору, магнетної проникности) на початковому етапі її розчинення за топлення в печі з графітовим тиґлем і ламінарного руху розтопу та рівномірного підйому температури від 1,07 до 1,29 температури топлення міді. Встановлено, що за перші 30 с контакту добавки (маса — 8 г, температура — 293 К) з рідкою (1448 К) міддю виникли рідкі фази, які не змішувалися з нею та збереглися до кінця (30 хв.) топлення. Розчинення Fe відбувалось у змішаному режимі (кінетичний і дифузійний йшли паралельно). Одразу після контакту Fe з Cu теплопередачею від розтопу та дією високочастотного (44 кГц) електромагнетного поля нагрівався дуже тонкий (до 5$\cdot10^{-5}$ м) поверхневий шар феромагнетного заліза. Перегрів вище точки Кюрі зменшував інтенсивність впливу поля на поверхневий шар, але концентрована дія поля підтримувалася розвитком електровихрових течій біля поверхні добавки. Підняття температури до 1643 К інтенсифікувало розчинення та розповсюдження рідких і твердих мікрооб’ємів у розтопі та насичення його киснем. Згідно з одержаними результатами сприятливим діяпазоном топлення є 1523–1623 К через визначення оптимального перемішування розтопу. Формування мікроемульсійних, суспензійних або біметалевих структур може реалізуватися у зливках спеціяльними технологічними прийомами.

Ключові слова: стоп Cu–Fe, індукційне топлення, взаємодія компонентів, початковий етап, структура.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i11/1551.html

PACS: 61.25.Mv, 61.72.Mm, 71.20.Lp, 81.30.Fb, 96.12.Hg


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. S. P. Wang, X. J. Liu, M. Jiang, I. Ohnuma, R. Kainuma, and K. Ishida, J. Phys. Chem. Solids, 66, Iss. 2–4: 256 (2005). Crossref
  2. X. Dai, M. Xie, S. Zhou, C. Wang, M. Gu, J. Yang, and Z. Li, J. Alloys Comp., 740: 194 (2018). Crossref
  3. X. Luo, D. Yuan, H. Wang, H. Chen, X. Peng, X. Bao, J. Han, H. Huang, and B. Yang, J. Magnetism Magnetic Mater., 556: 15 (2022). Crossref
  4. K. M. Liu, D. P. Lu, H. T. Zhou, Z. B. Chen, A. Atrens, and L. Lu., Mater. Sci. Eng. A, 584: 114 (2013). Crossref
  5. K. Liu, X. Sheng, Q. Li, M. Zhang, N. Han, G. He, J. Zou, W. Chen, and A. Atrens, Materials, 13: 3464 (2020). Crossref
  6. S. Liu, J. Jie, Z. Guo, G. Yin, I. Wang, and T. Li., J. Alloys Comp., 742: 99 (2018). Crossref
  7. J. D. Verhoeven, S. C. Chen, and E. D. Gibson, J. Mater. Sci., 24, Iss. 5: 1748 (1989). Crossref
  8. S. P. Wang, X. J. Liu, I. Ohnuma, R. Kainuma, and K. Ishida, JPE DAV Section I: Basic and Appl. Res., 25: 320 (2004). Crossref
  9. Б. А. Кириевский, Процессы литья, № 2: 10 (2005).
  10. X. Y. Lu, C. D. Cao, and B. Wei, Mater. Sci. Eng. A, 313, Iss. 1: 198 (2001). Crossref
  11. Д. Р. Вилсон, Структура жидких металлов и сплавов (Москва: Металлургия: 1972).
  12. R. Shi, Y. Wang, and D. Wheller, Acta Mater., 61: 1229 (2013). Crossref
  13. Y. Chen, F. Liu, G. Yang, X. Q. Xu, and Y. H. Zhou, J. Alloys Comp., 1–2: 427 (2006). Crossref
  14. J. Zhang, X. Cui, and Y. Wang, Int. J. Cast Met. Res., 31, Iss. 2: 87 (2018). Crossref
  15. В. М. Мальцев, Т. А. Барсукова, Ф. А. Борин, Металлография цветных металлов и сплавов (Москва: Металлургиздат: 1960).
  16. Н. Н. Фомин, С. С. Затуловский, Электрические печи и установки индукционного нагрева (Москва: Металлургия: 1979).
  17. Ю. М. Гельфгат, О. А. Лиелаусис, Е. В. Щербинин, Жидкий металл под воздействием электромагнитных сил (Рига: Зинатне: 1975).
  18. М. Н. Сосненко, Современные литейные формы (Москва: Машиностроение: 1967).