Получение и применение сплавов на основе Ni - Zr

Министерство  образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО  «Уральский федеральный университет  имени первого Президента России  Б.Н. Ельцина» 

Кафедра: Теория металлургических процессов (ТМП) 
 

                                                      Оценка работы:___________________

                                        Руководитель от УрФУ:___________________ 

Металлотермическое  получение сплавов  на основе системы 

алюминий – цирконий  

Отчет

по производственной практике 
 
 
 
 

Руководитель  от предприятия:__________________________ Красиков С.А.

Студент:_____________________________________________Арлаускас Л.Д.

Группа: Мт-47021 
 
 

Екатеринбург 2010

Содержание: 

1. Задание на практику

2. Введение

3. Основная часть:

3.1. Общая информация  по предприятию

3.2. Сплавы и лигатуры на основе системы алюминий – цирконий:

3.2.1. Общая характеристика  элементов

3.2.2. Производство  ниобия

3.2.3. Производство  циркония

3.2.4. Способ получения сплава Nb-Zr

3.2.5. Назначение и области применения сплавов Nb-Zr

4. Заключение

5. Библиографический список 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Введение 

    Основной  целью настоящей практики было ознакомление с историей и деятельностью Института металлургии Уральского отделения Российской Академии Наук. Поэтому в данном отчёте представлена общая информация по предприятию, в которой содержатся сведения об основных направлениях деятельности и специфике её организации в Институте металлургии. Это включает характеристику настоящей структуры института и, соответственно, работу, входящих в его состав лабораторий. Более подробно рассмотрена деятельность лаборатории порошковых, композиционных и наноматериалов.

    Вторым вопросом в рассматриваемом отчете является анализ способов получения сплавов и лигатур на основе системы ниобий – цирконий (Nb-Zr),. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.1. Общая информация  по предприятию

Институт  металлургии уральского отделения российской академии наук 

Институт  металлургии уральского отделения  РАН как самостоятельная структурная единица организован в 1955 году. Первые лаборатории, ставшие впоследствии основой Института металлургии, зарождались одновременно с организацией Уральского филиала Академии наук СССР (1932 г.). Это были лаборатория металлургических процессов цветных металлов и лаборатория металлургических процессов чёрных металлов.

С 1939 г. лаборатории находились в составе  Института металлофизики, металловедения и металлургии (ИМЕТ) УФАН СССР, ас 1945 г., совместно с лабораторией химического  профиля, вошли в состав вновь  созданного Института химии и  металлургии, который возглавил  профессор Н.В.Деменев. С июня 1950 г. директором Института химии и металлургии УФАН СССР стал профессор, д.т.н. В.В.Михайлов. Большой вклад в развитие металлургических лабораторий, становление Института металлургии и формирование его основных научных направлений был внесён крупнейшим металлургом, академиком И.П.Бардиным, возглавлявшим УФАН в период с 1939 по 1967 год.

Постановлением  Президиума АН СССР от 14.01.55. № 31 из Института  химии и металлургии был выведен  отдел химии, а институт переименован в Институт  металлургии УФАН СССР. В период с 1955 по 1967 годы Институт металлургии последовательно возглавляли  д.т.н. В.В.Михайлов, к.т.н. В.П.Ревебцов, к.т.н. Б.З.Кудинов. С 1967 по 1998 год директором ИМЕТ УрО РАН был академик Н.А.Ватолин. В этот период окончательно сформировалась современная научная тематика лабораторий, сложилась плодотворная практика изучения крупных теоретических и прикладных вопросов объединенными усилиями специалистов разных научных подразделений Института.

Основным  научным направлением Института  является развитие физико-химических основ высокотемпературных процессов  в чёрной ицветной металлургии, включающее следующие проблемы:

• Изучение строения и физико-химических свойств металлических и оксидных расплавов и твёрдых растворов, разработка теории конденсированного состояния  вещества;
• Изучение термодинамики, кинетики и механизма металлургических реакций;
• Разработка научных и технико-экономических основ комплексного использования полиметаллического минерального сырья и техногенных отходов с решением экологических проблем;
• Разработка теоретических основ пирометаллургических, электротермических, гидрометаллургических, газофазных процессов производства металлов, сплавов, металлических порошков, композиционных материалов и покрытий.

Проблема  изучения кинетики и механизма металлургических реакций сформировалась как научное  направление в 1930-е годы под руководством чл.-корр. АН СССР Г.И.Чуфарова. В результате обобщения многолетних работ была создана адсорбционно-каталитическая теория восстановления оксидов, которая явилась важной вехой в развитии теории металлургических процессов и остаётся основополагающей в трактовке процессов получения металлов.

В начале 1960-х годов в лаборатории Г.И.Чуфарова началось развитие нового научного направления – «Термодинамика ферритов». В 1974 г. Г.И.Чуфаров передал руководство научной школой д.х.н. В.Ф.Балакиреву, под руководством которого ведутся работы по кинетике и термодинамике окислительно-восстановительных реакций (ОВР) в оксидных системах, кристаллохимии равновесных и метастабильных фаз. За цикл работ «Фундаментальные основы синтеза оксидных функциональных материалов (ферритов, манганитов, купратов)» в составе коллектива авторов член-корреспонденту РАН В.Ф.Балакиреву и д.х.н. Ю.В.Голикову присуждена Государственная премия РФ 2003 года.

Исследование  строения и свойств металлургических расплавов начато в Институте  в 1948 г. под руководством д.т.н. О.А.Есина. Разработанная им электрохимическая теория шлаков позволила вначале предсказать, а затем и практически осуществить новые процессы в металлургии.

В развитие этой проблемы создана научная школа  металлургов-физикохимиков под руководством Н.А.Ватолина, направление исследований которой связано с изучением структуры и свойств металлических и шлаковых расплавов. Совместно с научными работниками УГТУ-УПИ за цикл работ «Исследование строения, свойств и взаимодействия металлургических расплавов» академик Н.А.Ватолин и заведующие лабораторией ИМЕТ доктора наук Б.М.Лепинских и Э.А.Пастухов удостоены Государственной Премии СССР в1982 г. В последние десятилетия школаН.А.Ватолина активно развивает исследования структуры, термодинамических и кинетических свойств разупорядоченных систем на основе переходных и щелочных металлов экспериментальными и теоретическими (квантово-статистическими, молекулярно-динамическими) методами с помощью компьютерного моделирования.

Одной из основных проблем, разработку которой инициировали ещё в конце 30-х годов В.В.Михайлов и Н.П.Диев, и на которой сосредоточены научные силы нескольких лабораторий Института, является проблема комплексного использования металлургического сырья Урала. За разработку и освоение технологии выплавки феррохрома в доменных печах в 1942 г. В.В.Михайлову и В.Г.Гайдукову была присуждена первая из полученных сотрудниками Института Государственных Премий.

Научное наследие В.В.Михайлова творчески развили его последователи – д.т.н. С.В.Шаврин и академик Л.И.Леонтьев – специалист в области разработки теоретических основ и схем безотходной комплексной переработки полиметаллического минерального сырья, возглавивший научную школу данного направления.

Впервые в мировой практике Институтом металлургии  совместно с Уральским научно-исследовательским  институтом чёрных металлов и Нижетагильским металлургическим комбинатом им. В.И.Ленина разработана и внедрена технология выплавки низкокремнистого чугуна из комплексных титаномагнетитовых руд Качканарского происхождения в доменных печах большого объёма, за что д.т.н. С.В.Шаврин с группой учёных и производственников удостоены Государственной Премии СССР в 1976 г. Под руководством академика Л.И.Леонтьева и д.т.н. С.В.Шаврина в рамках данной проблемы разработан способ подготовки к металлургическому переделу новых железорудных материалов – окатышей с частично-окисленной, вюститно-магнетитовой и металлизированной структурами. По разработанной технологии проведена реконструкция фабрики окатышей Качканарского горнообогатительного комбината. 

В 2000 г. в составе коллектива авторов  академики Н.А.Ватолин, Л.И.Леонтьев и д.т.н. С.В.Шаврин удостоены звания лауреатов Государственной Премии РФ за работу «Теоретические основы комплексной переработки нетрадиционного титанредкометалльного и алюмосиликатного сырья», а в 2002 г. академик Л.И.Леонтьев, д.т.н. С.В.Шаврин и к.т.н. В.А.Горбачёв за разработку энергосберегающих экологическибезопасных технологий производства окатышей различного назначения на базе модернизации обжиговых машин конвейерного типа отмечены Премией Правительства РФ.

В области  пирометаллургии цветных металлов исследования направлены на разработку новых процессов комплексной  переработки сложного полиметаллического сырья и отходов металлургического  и химического производств. За создание и внедрение технологических  процессов переработки отходов  трудно перерабатываемого полиметаллического сырья д.т.н. А.И.Окунев, совместно с работниками отраслевых институтов и предприятий удостоен в 1988 г. Премии Совета Министров СССР.

Проблемы  повышения качества слитка были и  остаются одним из центров внимания учёных Института. За разработку квазиравновесной теории кристаллизации металлических  сплавов и её применение к проблемам  затвердевания слитка академику  Н.А.Ватолину и д.т.н. А.А.Романову в 1991 г. присуждена Государственная Премия СССР.

На протяжении ряда лет в Институте ведутся  крупные комплексные исследования вобласти производства стали и ферросплавов и электротермии восстановительных процессов. В 1995 г. доктора технических наук Г.Н.Кожевников, В.П.Воробъев и А.Г.Водопьянов стали лауреатами Премии Правительства РФ за разработку теоретических аспектов и технологии выплавки кремния; в 1997 г.академик Н.А.Ватолин, д.т.н. В.И.Жучков и к.т.н. Ю.Б.Мальцев удостоены Премии Правительства РФ за научные исследования и технологические разработки новых процессов получения ферросплавов.

В 1978 г. создана лаборатория порошковой металлургии, которую возглавил  д.т.н., профессор В.Я.Буланов. Под его руководством впервые на Урале создано научное направление – разработка теории и технологии получения порошков, композиционных материалов и порошковых покрытий с использованием природно-легированного сырья Урала. В 1995 г. д.т.н. В.Я.Буланов,д.т.н. Г.Г.Залазинский, к.т.н. Т.Л.Щенникова и к.т.н. П.П.Савинцев за цикл работ по теории и технологии производства железных порошков удостоены Премии Правительства РФ.

В лаборатории  газофазной металлургии, созданной в 1985 г., под руководством д.т.н. И.В.Фришберг разработаны теоретические основы газофазной конденсации металлических паров и на их основе созданы принципиально новые технологии и аппаратурное оформление процессов получения высокодисперсных порошков металлов и сплавов.

Организованное  в 1991 г. с участием Института на базе лаборатории одно из первых в России инновационных предприятий НПП  «Высокодисперсные металлические  порошки» к настоящему времени выросло  в мощное современное наукоёмкое производство, завоевавшее известность  не только в России, но и за рубежом. НПП производит порошки цинка, меди и бронзы и выпускает товарные продукты на их основе – антикоррозионные цинкнаполненные составы, пластичную металлоплакирующую смазку и др.

За высокие  научные достижения сотрудники Института  металлургии удостоены престижных научных наград. Академик Н.А.Ватолин награждён золотой медалью им. Н.С.Курнакова, является лауреатом Демидовской премии 1977 г. Д.т.н. С.В.Шаврин, к.т.н. А.В.Ченцов и академик Л.И.Леонтьев в разные годы удостоены премии им. И.П.Бардина РАН, д.т.н. В.И.Жучков награждён премией УрО РАН им. Грум-Гржимайло.

С 1974 г. Институт металлургии является организатором  и активным участником регулярных Всероссийских  конференций: «Химия, технология и применение ванадиевых соединений», «Строение  и свойства металлических и шлаковых расплавов». По инициативе Института организован и издаётся 1987 г. академический журнал «Расплавы», главным редактором которого является академик Н.А.Ватолин. Институт ведёт подготовку научных кадров через аспирантуру по специальностям физическая химия, металлургия чёрных, цветных и редких металлов, порошковая металлургия и композиционные материалы; функционирует Совет по защите докторских диссертаций по трём вышеперечисленным специальностям и по металлургии техногенных и вторичных ресурсов.