Файл: Глебовский В.Г. Плавка металлов и сплавов во взвешенном состоянии.pdf

зовывался шлак, а .в готовом слитке обнаруживали по­ ниженное содержание легирующего компонента. Поведе­ ние капель жидких сплавов на основе никеля и кобальта но взвешенном состоянии, как правило, устойчиво. При изучении взаимодействия кислорода с сульфидами нике-

лученных слитков была удовлетворительной, что позво­ лило выявить в сплавах никеля с титаном фазу Ti^Ni.

Известно, что сплавы ванадия и ниобия с цирконием, титаном, молибденом и другими металлами имеют повы­ шенную пластичность по сравнению с другими компози­ циями, предназначенными для изготовления сверхпро­ водящих соленоидов. Пластичность сверхпроводящих сплавов может быть дополнительно увеличена за счет повышения чистоты. Однако имеющиеся в литературе сведения по этому вопросу недостаточны, что в значи­ тельной мере объясняется трудностями получения сверх­ проводящих спла/вов. Выплавка их методом ПВС обе­ спечивает достаточно точное попадание в заданный хи­ мический состав и удовлетворительную чистоту. Для получения литых образцов массой 12— 15 г используют чистые исходные материалы, подвергнутые предвари­ тельному рафинированию в вакууме. Плавку и разливку проводят в атмосфере инертного газа или в вакууме.

Сверхпроводящие свойства сплавов Nb — Zr с содер­ жанием ниобия от 2 0 до 80% (ат.), выплавленные мето­

дом ПВС, исследованы в сильном электромагнитном по­ ле при 4,2КСверхпроводимость сплавов Nb—Ті иссле­ довали на 120 слитках после ПВС, практически полно­ стью охватывающих эту систему. С помощью рентгено­ структурных методов проведено изучение распределе­ ния компонентов с целью определения характера микро­ неоднородностей. Слитки, отлитые в гелии, отличались более высокой неоднородностью по сравнению со слит­ ками, выплавленными в вакууме. Эта разница объясня­ ется, но всей вероятности, различием в скоростях охла­ ждения металла при кристаллизации. Скорость ее в атмосфере инертного газа превышает подобные значе­ ния в вакууме.

Из деформированных при комнатной температуре литых образцов получали проволоку диаметром от 0,03

89

до 0,10 мм. На этих образцах определили зависимости критической температуры и критической плотности то­ ка от состава. С увеличением содержания титана в сплаве Nb — Ті от 20 до 70—80% (ат.) значения крити­ ческой температуры и критической плотности тока пони­ жались почти вдвое. Сохранявшаяся после деформации слитков неоднородность оказывала заметное влияние на результаты измерения критической плотности тока для проволочных образцов. На проволоке, прокатанной из отлитых в гелии сплавов, было получено более высокое значение критической плотности тока, чем на сплавах вакуумной плавки во взвешенном состоянии.

Сопоставление результатов измерения критической плотности тока и данных микроанализа позволило авто­

но на образцах после ПВС. Для этого готовили сплавы ниобия с молибденом, причем содержание последнего изменялось от 35 до 45% (ат). Химичеокий состав и со­ держание примесей контролировали параллельно не­ сколькими аналитическими методами. Установлена ли­ нейная зависимость между критической температурой и составом сплава.

Значительно большую трудность представляет вы­ плавка сверхпроводящих сплавов на основе ниобия с добавками легкоплавких металлов и полупроводников — алюминия, германия, олова, галлия. В процессе приго­ товления сплавов легкоплавкие компоненты частично или полностью испаряются даже в инертной атмосфере. Характерно в этом отношении приготовление сплавов системы Nb — Ga, которое производят в зависимости от содержания галлия в сплаве. Заготовки для сплавов с содержанием галлия от 40 до 100% получают прессова­

ниобиевые чашечки или фольгу. Приготовленные таким образом заготовки выдерживают некоторое время при 600—700°С для взаимодействия ниобия с галлием и за­ тем переплавляют методом ПВС в инертной атмосфере при давлении ~ З а т . . В табл. 16 показано соотноше-

90

высоким содержанием легкоплавкого компонента. Спла­ вы Nb — Zr — Al, в котором содержание каждаго компо­

сплавы ниобия с алюминием1, германием, платиной и другими компонентами. Однако при этом следует учесть, что подобные сверхпроводящие сплавы получаются

сокая радиоактивность и стоимость лигатуры вынужда­ ют готовить оплавы на отдельных установках в виде не­ больших слитков, имеющих хорошую структуру. Спла­ вы нельзя загрязнять посторонними примесями, вслед­ ствие чего традиционные методы плавки в огнеупорных тиглих неприменимы. Вследствие низкой растворимости и высоких значений давления насыщенного пара радио­

91

активных компонентов выплавка этих оплавов методом ПВС также наталкивается на ряд трудностей, которые прежде всего обусловлены интенсивным испарением. Растворимость урана в твердом алюминии невысока (0,04—0,06%). Это приводит к тому, что при кристалли­ зации сплава образуются соединения, нарушающие го­ могенность этого сплава. При микроскопическом изуче­ нии слитков алюминия с 20—25% U хорошо видны пер­

получить структуру, состоящую из мелких и равномерно распределенных глобул ей UA14 [69].

Значительное давление насыщенного пара америция также затрудняет получение сплавов Th — Am с контро­ лируемым соотношением компонентов [79]. Для качест­ венного определения количества испаряющегося амери­

почти 30%. Однако потерн америция оказались еще бо­ лее высокими и достигали 80—90%• В табл. 17 приведе­ ны результаты этих плавок в вакууме и аргоне методом ПВС [79]. Видию, что в атмосфере аргона заметно со­ кратилось испарение америция. Хотя при ВДП этих сплавов в атмосфере аргона угар америция составляет всего 40—45%, эти сплавы имеют повышенное по срав­ нению с образцами ПВС содержание примесей.

Т а б л и ц а 17

Содержание америция в сплавах

сторием до и после ПВС

ввакууме и в атмосфере аргона

92