Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 13. 1 april 1952 - Zirkonium — ett framtidens konstruktionsmaterial? av SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
304
TEKNISK TIDSKRIFT
ner under 3 h. Därefter evakueras på nytt, varefter
retorten fylls med helium, för att eld från brinnande
magnesium i retortens nedre del ej skall sprida sig till
zirkon-svampen. Retortens innanmäte sänks med ett hydrauliskt
lyftdon. Så snart degeln är åtkomlig, grips den av en på
hjul monterad vändanordning.
Utbytet av zirkonsvamp blir upp till 99,5 %>. Den är till
två tredjedelar tät och sitter fast vid degeln; resten är ett
fint relativt poryfort pulver, som måste hanteras med stor
försiktighet. Den förra delen bryts loss med en kraftig
stålmejsel och huggs i stycken på 25—30 mm. Båda slagen
av produkt pressas till 100 mm briketter vid 100 t tryck.
Zirkoniumsvampen smältes i en grafitdegel (fig. 6),
som står i en motståndsugn. Dennas värmeelement består
av ett uppslitsat grafitrör. Dess bottenplatta har en
förlängning, i vilken en lång grafitform kan insättas. Degeln
har en kylare av grafit, i vilken under smältningen
avdriven magnesiumklorid och -metall kondenseras. Dess
botten har sex 3 mm tappningshål. Ugnen matas med
tvåfasström, som sätter smältan i rotation, och för att denna
ej skall fortplantas till metallstrålarna vid tappningen, har
man lagt ett kors av grafit på degelns botten. Hela
anordningen är innesluten i en mantel, som evakueras med
ett pumpaggregat.
Ugnen tar högst 60 kW, som används under de två sista
minuterna av en smältning. Högsta spänning är 17 V. Man
kan smälta upp till 11 kg kompakt metall på 20 min;
briketter tar större plats, och av dem ryms därför blott 7 kg.
Energiförbrukningen blir ca 3,1 kWh/kg. Metallens
kolhalt blir 0,15 °/o vid första smältningen; vid omsmältning
stiger den till 0,25 %>. Denna halt anses ej skadlig.
Grafit-degeln angrips mycket litet och kan användas upp till 30
gånger.
Den största svårigheten vid smältning av zirkonbriketter
är den starka gasutvecklingen. Varpå denna beror är icke
klarlagt, men det synes troligt, att den uppstår genom att
metallen avger ångor av magnesium, magnesium- och
zir-konklorid samt helium vid upphettning. Gasen driver upp
smält metall mot degelns övre, kallare del, där den stelnar
och täpper till chargen. Härigenom uppstår ett övertryck
i degelns nedre del, varför metallen lätt sprutar över formen
vid tappning. Denna svårighet kan man undanröja genom
att tappa av den smälta metallen, allteftersom den bildas.
Tillverkning av zirkon genom en kontinuerlig process bör
bli billigare än den ovan beskrivna periodiska. Försök att
genomföra Kroll-processen kontinuerligt har gjorts. Man
har t.ex. föreslagit att mata in flytande titantetraklorid och
magnesium kontinuerligt i ett kärl, där de får reagera med
varandra vid 800°C. Magnesiumkloriden är då flytande,
och en blandning av 89 °/o MgCL, och 11 °/o Ti i pulverform
kan därför matas in i en ljusbågsugn, där titanet smälts
och tas ut kontinuerligt, medan magnesiumklorid och
överskott på magnesium avdestilleras. Om en process av denna
typ kan genomföras för titan, är det möjligt, att den med
vissa modifikationer kan användas även för zirkon.
Egenskaper hos zirkonium och några av dess legeringar
Zirkons specifika vikt är 6,5 och alltså ca 45 °/o högre än
titans (4,5) men betydligt lägre än tantals (16,6). Dess
smältpunkt har av olika forskare bestämts till 1 700—
1 900°C, men värdet 1 860°C är nu allmänt accepterat som
riktigt. Värmeutvidgningskoefficienten är låg, och zirkon
kan därför smältas in i glas, vilket löser dess oxid.
Resi-stiviteten är hög, 39 X 10~* ohmcm, dvs. ungefär densamma
som för legeringar till motståndstråd.
Zirkon absorberar snabbt gaser vid förhöjd temperatur.
Väte tas upp vid 300—400°C och avges vid ca 800°C i
vakuum. Syre och kväve absorberas begärligt vid mer än
500°C och förblir bundna även vid temperaturer över
1 500°C. De gör metallen spröd, men den kan behandlas
i luft vid upp till 700°C utan att sprödheten blir störande;
under 480°C angrips den mycket litet av luft. Zirkons
korrosionsmotstånd är utmärkt (Tekn. T. 1950 s. 1029) sär-
Fig. 6. Vakuumugn för smältning
och gjutning; 1 värmeelement av
uppskuret grafitrör, 2
grafitdegel, 3 tapphål, 4 grafitkors, 5
pågängad stödring av grafit, 6
gra-fitlock, 7 kylare av grafit, 8
kopparkilar, 9 vattenkyld
koppar-platta, 10 vattenkylda
strömske-nor, 11 dubbel strålningsskärm
av grafit, 12 strålningsskärm av
molybden, 13 skärmar av kvarts,
14 vattenkyld stålmantel, 15
observationstorn, 16 lock med
tittglas, 17 charge, 18 infodring av
grafit, 19 grafitform, 20
hög-vakuumventil, 21
oljediffusionspump, 22 torktorn med
fosfor-pentoxid, 23 mekanisk
vakuumpump, 24 isolerande ring av
kvarts, 25 vattenkyld
mässings-platta, 26 vattenkyld
gummipackning.
skilt mot alkalier. I detta fall är zirkon bättre än titan,
tantal eller 18-8 rostfritt stål. Dess resistens mot syror är
bättre än titans och nästan lika god som tantals. Den är
fullständigt resistent mot atmosfären vid rumstemperatur.
Zirkon kan kallbearbetas. På grund av metallens förmåga
att absorbera syre och kväve vid förhöjd temperatur måste
vid varmbearbetning särskilda försiktighetsmått vidtas.
Visserligen påstås, att zirkon kan bearbetas i luft vid upp
till 816°C, och det har visat sig, att felfria arbetsstycken
fås vid 650—700°C, men för att undanröja varje risk
föredrar många att innesluta ämnena i höljen av mjukt stål6.
Detta ämne smids sedan vid 850°C, varefter bearbetningen
kan fortsättas med valsning. Man brukar använda 10—
15 %> reduktion per stick med mellanglödgningar till 850°C.
Denna temperatur får ej överskridas, då det i så fall bildas
en zirkon-järnlegering, som spränger stålhöljet. Detta kan
utan svårighet tas bort efter slutad bearbetning.
Enligt en annan uppgift2 kan tunnplåt framställas genom
smidning i luft vid 700°C, varmvalsning vid 650°C och
slutligen kallvalsning. Sker bearbetningen i luft vid 650°C
eller mer, Överdras arbetsstycket med ett hårt oxidskikt,
som måste avlägsnas genom sandblästring före den
avslutande kallvalsningen eller kalldragningen. Vid dessa
processer stiger materialets hållfasthet och hårdhet (fig. 7
och 8). Gränsen för kallbearbetning har icke nåtts vid 60 ®/o
reduktion. Slagsegheten enligt Charpy hos plåt valsad vid
650°C varierar från 2,5 kpm vid —-200°C till 3,9 kpm vid
600°C. Zirkon kan punktsvetsas utan svårighet, och det
kan även svetsas med heliumljusbåge och zirkonelektrod,
varvid dock oxid på svetsens yta måste avlägsnas, innan
ett nytt lager läggs på.
Zirkon framställd enligt jodidmetoden uppges innehålla
0,014—0,03 °/o syre, 0,01 °/o kväve och 0,05 % kol.
Zirkon-göt framställda enligt Kroll-metoden innehåller blott spår
av klor och magnesium, 0,07—0,08 °/o syre, 0,02—0,03 %
kväve och 0,15 % kol. För zirkon erhållen enligt
jodidmetoden anges följande mekaniska egenskaper
Enligt :
kall-bearbetad 75 °/o reduktion Miller6 glödgad vid 790°C i Enligt Ha
kall-bearbetad 50 »/o reduktion rwood2 glödgad vid 790°C i
brottgräns .... kp/cm* 6 200 2 600 5 800 2 500
4 900 1 100 4 900 1 100
förlängning ...... •/« 9 26 18 31
proportionalitetsgräns
kp/cm2 2 200 590
elasticitetsmodul
Mp/cm2 1 000 800 1 000 800
hårdhet Rockwell B .. 87,4 30,3 87,5 30,5
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
