| 2013 №04 (03) | 2013 №04 (05) |
Современная электрометаллургия, 2013, #4, 34-39 pages
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ИСПАРЕНИЯ ПРИ ВЫПЛАВКЕ СЛИТКОВ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ В ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ УСТАНОВКЕ С ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЕМКОСТЬЮ
С.В. Ахонин, А.Ю. Северин, В.А. Березос, А.Г. Ерохин
Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев, ул. Боженко 11. E-mail: office@paton.kiev.uaAbstract
Построена математическая модель, устанавливающая зависимость концентрации алюминия и других легирующих элементов в слитке многокомпонентного титанового сплава, получаемого способом электронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью, от технологических параметров плавки, химического состава исходной шихты и физико-химических констант титанового сплава. Проверена адекватность построенной математической модели и проанализировано влияние технологических параметров плавки и химического состава исходной шихты на химический состав выплавляемых слитков на примере процесса получения слитка сплава алюминида титана Ti-29Al-12Nb-3Cr-3Zr способом электронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью. Показано, что построенная математическая модель с достаточной степенью точности описывает реальный процесс испарения при электронно-лучевой плавке алюминида титана. Относительная погрешность расчетных результатов в сравнении с экспериментальными данными составляет от 3,2 для алюминия до 7,3 % для циркония. Созданная математическая модель испарения позволяет прогнозировать химический состав выплавляемых слитков многокомпонентных титановых сплавов и может быть использована в производстве для получения слитков способом электронно-лучевой плавки с гарантированным химическим составом. Библиогр. 12, табл. 1, ил. 7.
Keywords: электронно-лучевая плавка; слиток; испарение; математическое моделирование; скорость плавки; титановые сплавы; алюминид титана; легирующие элементы
Received: 25.09.13
Published: 01.11.13
References
1. Патон Б.Е., Тригуб Н.П., Ахонин С.В. Электронно-лучевая плавка тугоплавких и высокореакционных металлов. - Киев: Наук. думка, 2008. - 306 с.
2. Technological aspects of designing of electron beam unit for melting of titanium / A.I. Amelin, V.I. Kostenko, M.P.Kondratii, P.A. Pap // Proc. of the 12th World conf. on Titanium (Beijing, China, June 19-24 2011). - Beijing: Science Press, 2011. - P. 91-95.
3. Электронно-лучевая плавка титана / Б.Е. Патон, Н.П. Тригуб, С.В. Ахонин, Г.В. Жук. - Киев: Наук. думка, 2006. - 246 с.
4. Мовчан Б.А., Ахонин С.В. Математическое моделирование процессов электронно-лучевого испарения многокомпонентного сплава на основе никеля из расплава ниобия// Пробл. cпец. электрометаллургии. - 1996. - № 3. - С. 20-24.
5. Modeling of binary alloy (Al-Mg) anode evaporation in arc welding / I. Semenov, I. Krivtsun, V. Demchenko et. al.// Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. - 2012. - 20. - P. 1-12.
6. Bellot J.P., Duval H., Ablitzer D. Validity of the Kinetic Langmuir's law for the volatilization of metallic elements in vacuum metallurgy // Proc. symp.of gas interections in nonferrous metals processing (Anaheim, USA, May 1996).Е Anaheim, 1996. - P. 109-124.
7. The use of mathematical models to determine parameters minimizing the volatilization losses in the electron beam melting process / J.P. Bellot, H. Duval, M. Ritchie, D. Ablitzer // Proc. of the 9th World сonf. on Titanium (Sanct-Petersburg, Russia, 07-11 June 1999). - V. 1. - Sanct-Petersburg: CSIICM «Prometey», 1999. - P. 1442-1449.
8. Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия. - М.: Металлургия, 1976. - 543 с.
9. Шиллер 3., Гайзинг У., Панцер 3. Электронно-лучевая технология. - М.: Энергия, 1980. - 528 с.
10. Тихоновский А.Л., Ахонин С.В. Кинетика процессов массообмена в системе реальный растворДпаровая фаза// Пробл. спец. электрометаллургии. - 1992. - № 2. - С.61-64.
11. Mathematical modeling of aluminum evaporation during electron-beam cold-hearth melting of TiД6AlД4V ingots / S.V. Akhonin, N.P. Trigub, V.N. Zamkov, S.L. Semiatin// Metallurgy and Materials Transactions B. - 2003. - 34B, August. - P. 447-454.
12. Иванченко Н.В., Устинов А.И., Мохорт В.А. Термодинамический анализ испарения в вакууме титана и никеля из расплава Ti-Ni // Современ. электрометаллургия. - 2003. - № 3. - C. 15-18 с.