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DE1188301B - Process for the removal of gases from titanium, zirconium, hafnium or thorium taken up in interstitial spaces - Google Patents

Process for the removal of gases from titanium, zirconium, hafnium or thorium taken up in interstitial spaces

Info

Publication number
DE1188301B
DE1188301B DEN20978A DEN0020978A DE1188301B DE 1188301 B DE1188301 B DE 1188301B DE N20978 A DEN20978 A DE N20978A DE N0020978 A DEN0020978 A DE N0020978A DE 1188301 B DE1188301 B DE 1188301B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gases
zirconium
pieces
thorium
hafnium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEN20978A
Other languages
German (de)
Inventor
Gerard Daniel Rieck
Hugo Antoon Christiaan Bruning
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
Publication of DE1188301B publication Critical patent/DE1188301B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D3/00Diffusion processes for extraction of non-metals; Furnaces therefor
    • C21D3/02Extraction of non-metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/02Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working in inert or controlled atmosphere or vacuum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22F1/16Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/186High-melting or refractory metals or alloys based thereon of zirconium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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  • Metallurgy (AREA)
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Description

Verfahren zum Entziehen an Zwischengitterplätzen aufgenommener Gase aus Titan, Zirkonium, Hafnium oder Thorium Die Erfindung bezieht sich auf das Entziehen an Zwischengitterplätzen aufgenommener Gase, insbesondere Stickstoff und/oder Sauerstoff, aus Titan, Zirkonium, Hafnium oder Thorium in Form von Stücken, von denen wenigstens eine Abmessung wesentlich kleiner ist als eine der anderen Abmessungen, wie Draht, Band u. dgl.Process for extracting gases absorbed at interstitial sites made of titanium, zirconium, hafnium or thorium. The invention relates to extraction gases absorbed at interstitial spaces, in particular nitrogen and / or oxygen, of titanium, zirconium, hafnium or thorium in the form of pieces, at least of which one dimension is significantly smaller than one of the other dimensions, such as wire, Tape and the like

Sauerstoff und Stickstoff lassen sich aus diesen Metallen in einfacher Weise, unter Beibehaltung der Form der zu behandelnden Metallstücke entfernen. So bleibt längeres Glühen im Vakuum erfolglos. Auch gelingt es nicht, durch eine einfache reduzierende Behandlung im festen Zustand z. B. Sauerstoff aus Zirkonium zu entziehen.Oxygen and nitrogen can be easily extracted from these metals Way, while maintaining the shape of the metal pieces to be treated, remove. So prolonged annealing in a vacuum remains unsuccessful. Nor does it succeed through a simple one reducing treatment in the solid state e.g. B. to withdraw oxygen from zirconium.

Wenn in einem Gemisch gasförmiger bzw. dampfförmiger Bestandteile, in dem ein Bestandteil in kleinerer Menge vorhanden ist, ein Temperaturgradient auftritt, entstehen durch Diffusion Konzentrationsunterschiede. Wenn das Molekulargewicht dieses Bestandteiles größer ist als das der anderen, so tritt Diffusion von den wärmeren zu den kälteren Stellen auf, und ist das Molekulargewicht kleiner, so erfolgt Diffusion in entgegengesetzter Richtung. Diese Diffusionserscheinung ist als der Ludwig-Soret-Effekt bekannt.If in a mixture of gaseous or vaporous components, in which a constituent is present in a smaller amount, a temperature gradient occurs, differences in concentration arise due to diffusion. When the molecular weight If this constituent is greater than that of the others, diffusion occurs from the warmer to colder places, and if the molecular weight is smaller, it takes place Diffusion in the opposite direction. This diffusion phenomenon is called the Ludwig-Soret-Effect known.

Es ist weiterhin bekannt, daß Kohlenstoff und Stickstoff in Eisen in festem Zustand eine solche thermische Diffusion aufweisen. Dabei bewegt sich der Kohlenstoff bzw. der Stickstoff in Richtung der Stellen mit höheren Temperaturen.It is also known that carbon and nitrogen are found in iron exhibit such thermal diffusion in the solid state. It moves the carbon or nitrogen in the direction of the places with higher temperatures.

Bei Prüfungen, die zur Erfindung geführt haben, hat sich ergeben, daß an Zwischengitterplätzen aufgenommene Gase in Titan, Zirkonium, Hafnium oder Thorium in festem Zustand unter der Einwirkung eines Temperaturgradienten bei Temperaturen über etwa 1000° C nach Teilen diffundieren, die sich auf den niedrigeren Temperaturen befinden, und zwar so schnell, daß von dieser Diffusionserscheinung vorteilhaft für den oben angegebenen Zweck Gebrauch gemacht werden kann.Tests that led to the invention have shown that that in interstitial spaces absorbed gases in titanium, zirconium, hafnium or Thorium in the solid state under the action of a temperature gradient at temperatures Diffuse over about 1000 ° C for parts that are at the lower temperatures are located, and so quickly that this diffusion phenomenon is advantageous can be used for the above stated purpose.

Nach der Erfindung wird beim Entziehen an Zwischengitterplätzen aufgenommener Gase, insbesondere Sauerstoff und/oder Stickstoff, aus Titan, Zirkonium, Hafnium oder Thorium in Form von Drahtstücken, Bandstücken od. dgl. im Vakuum bei Temperaturen über etwa 1000° C, jedoch unter der Temperatur dieser Metall-Gas-Systeme, bei der Eutektika bzw. Peritektika auftreten, in der Längsrichtung der Stücke ein Temperaturgradient von wenigstens etwa 50° C pro Zentimeter herbeigeführt. Die Temperaturen werden dann aufrechterhalten, bis die im Zwischengitter aufgenommenen Gase sich durch Diffusion in den Teilen, die sich auf niedrigerer Temperatur befinden, konzentriert haben, worauf diese Teile abgetrennt wurden. Es ist dabei von Wichtigkeit, die im zu behandelnden Stück auftretenden Temperaturen nicht zu niedrig zu wählen, damit die Diffusion schnell genug erfolgen kann.According to the invention, when withdrawing is taken at interstitial spaces Gases, in particular oxygen and / or nitrogen, made of titanium, zirconium, hafnium or thorium in the form of pieces of wire, pieces of tape or the like in a vacuum at temperatures above about 1000 ° C, but below the temperature of these metal-gas systems at which Eutectics or peritectics occur in the longitudinal direction of the pieces a temperature gradient of at least about 50 ° C per centimeter. The temperatures will be then sustained until the gases taken up in the interstitial lattice dissolve through diffusion have concentrated in the parts that are at a lower temperature, whereupon these parts were separated. It is important that the im to be treated Pieces of occurring temperatures should not be selected too low, so that the diffusion can be done quickly enough.

Zum Behandeln von Stücken größerer Länge kann eine Zone, in der der Temperaturgradient erzeugt wird und die Diffusion erfolgt, in der Längsrichtung der Stücke bewegt werden.A zone in which the Temperature gradient is generated and diffusion occurs in the longitudinal direction the pieces are moved.

Die erforderliche Erhitzung der Stücke kann durch Stromdurchgang erfolgen. In diesem Falle kann der gewünschte Temperaturgradient durch stellenweise Kühlung bzw. durch stellenweise geringere Erhitzung, z. B. durch geeignete Bemessung der Stromzufuhr, herbeigeführt werden. Auch kann Erhitzung auf induktivem Wege verwendet werden.The required heating of the pieces can be carried out by the passage of current. In this case, the desired temperature gradient can be achieved by local cooling or by lower heating in places, e.g. B. by appropriate dimensioning of the Power supply, are brought about. Heating can also be used inductively will.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Tabelle an Hand einiger Beispiele erläutert.The invention is illustrated by a few examples in the table below explained.

Die Erhitzung erfolgte in diesen Fällen durch Wechselstrom, wozu die zu behandelnden Stücke an Elektroden aus Molybdänband durch Punktschweißen befestigt sind. Die Erhitzung ist im Hochvakuum von etwa 10-7 mm Hg an Zirkoniumband mit einer Länge von 65 mm, einer Breite von 5 mm und verschiedenen Stärken durchgeführt worden.In these cases, the heating was carried out by alternating current, including the Pieces to be treated attached to electrodes made of molybdenum tape by spot welding are. The heating is in a high vacuum of about 10-7 mm Hg on zirconium tape carried out with a length of 65 mm, a width of 5 mm and different thicknesses been.

Bei Erhitzung mit Wechselstrom erfolgt nur eine Diffusion gemäß dem Ludwig-Soret-Effekt. Bei Verwendung von Gleichstrom kann gleichzeitig, wie an sich bekannt, eine Diffusion unter der Einwirkung des dabei auftretenden elektrischen Feldes erfolgen.When heated with alternating current, only diffusion takes place according to the Ludwig Soret Effect. When using direct current can be simultaneously, as per se known, a diffusion under the action of the electrical occurring Field.

Die in der Tabelle angegebenen Gehalte an Sauerstoff bzw. Stickstoff wurden durch Härtemessungen bestimmt. Der Verlauf der Härte mit dem Gehalt an diesen Gasen wurde dazu vorher an Zirkoniumband gemessen, das bis 1358° C im Vakuum homogenisiert war und in welchem verschiedene genau dosierte Gasmengen durch Erhitzung auf etwa l200° C aufgenommen waren.The oxygen and nitrogen contents given in the table were determined by hardness measurements. The course of hardness with the content of this For this purpose, gases were measured beforehand on zirconium tape, which was homogenized up to 1358 ° C in a vacuum was and in which different precisely dosed amounts of gas by heating to about l200 ° C were recorded.

Der für die Beispiele angegebene Temperaturunterschied wurde über eine Länge von 20 bis 30 mm verwirklicht.The temperature difference given for the examples was over realized a length of 20 to 30 mm.

In der Tabelle sind die Dicke der behandelten Zirkoniumbandstücke in Millimeter und der ursprüngliche Gehalt an Sauerstoff bzw. Stickstoff in Atomprozent verzeichnet. Weiterhin ist der angelegte Temperaturunterschied in Celsiusgraden, die Behandlungsdauer in Stunden und der folglich stellenweise erreichte Mindest- und Höchstgehalt an Sauerstoff bzw. Stickstoff geichfalls in Atomprozenten angegeben. Nr. Dicke Ursprünglicher Gehalt Temperaturunterschied Zeitdauer Mindestgehalt Höchstgehalt mm Atomprozent o C in Stunden Atomprozent Atomprozent 1 0,1 3,2 Sauerstoff 1100 bis 1450 18 1,0 6,2 2 0,2 3,8 Sauerstoff 1000 bis 1460 20 0,3 8,3 3 0,14 6,4 Sauerstoff 1000 bis 1225 21 2,0 7,4 4 0,14 4 Sauerstoff 1400 bis 1700 17 0,3 5,4 5 0,2 2 Stickstoff 1100 bis 1450 20 0,5 2,5 The table shows the thickness of the treated pieces of zirconium strip in millimeters and the original oxygen or nitrogen content in atomic percent. Furthermore, the applied temperature difference is given in degrees Celsius, the treatment time in hours and the minimum and maximum oxygen or nitrogen content reached in places, also in atomic percent. No. Thickness Original grade Temperature difference Duration Minimum grade Maximum grade mm atomic percent o C in hours atomic percent atomic percent 1 0.1 3.2 oxygen 1100 to 1450 18 1.0 6.2 2 0.2 3.8 oxygen 1000 to 1460 20 0.3 8.3 3 0.14 6.4 oxygen 1000 to 1225 21 2.0 7.4 4 0.14 4 oxygen 1400 to 1700 17 0.3 5.4 5 0.2 2 nitrogen 1100 to 1450 20 0.5 2.5

Claims (1)

Patentanpruch: Verfahren zum Entziehen an Zwischengitterplätzen aufgenommener Gase, insbesondere Sauerstoff und/oder Stickstoff, aus Titan, Zirkonium, Hafnium oder Thorium in Form von Drahtstücken, Bandstücken u. dgl., d a d u r c h gekennzeichnet, daß im Vakuum bei Temperaturen über etwa 1000° C, jedoch unter der Temperatur dieser Metall-Gas-Systeme, bei der Eutektika bzw. Peritektika auftreten, in der Längsrichtung der Stücke ein Temperaturgradient von wenigstens etwa 50° C pro Zentimeter herbeigeführt wird und die Temperaturen aufrechterhalten werden, bis die Gase sich durch Diffusion in den auf niedrigeren Temperaturen befindlichen Teilen konzentriert haben, worauf diese Teile abgetrennt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: M. H a n s e n, »Constitution of Binary Alloys«, 1958, S. 990, 996, 1069 und 1079.Claim: Method for extracting interstitial spaces Gases, in particular oxygen and / or nitrogen, made of titanium, zirconium, hafnium or thorium in the form of pieces of wire, pieces of tape and the like, marked by d u r c h, that in a vacuum at temperatures above about 1000 ° C, but below the temperature of this Metal-gas systems, in which eutectics or peritectics occur, in the longitudinal direction the pieces created a temperature gradient of at least about 50 ° C per centimeter and temperatures are maintained until the gases diffuse through concentrated in the parts at lower temperatures, on what these parts are separated. Publications considered: M. H a n s e n, "Constitution of Binary Alloys", 1958, pp. 990, 996, 1069 and 1079.
DEN20978A 1960-12-23 1961-12-20 Process for the removal of gases from titanium, zirconium, hafnium or thorium taken up in interstitial spaces Pending DE1188301B (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0118380A3 (en) * 1983-03-08 1985-05-15 Howmet Turbine Components Corporation Microstructural refinement of cast metal

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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None *

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0118380A3 (en) * 1983-03-08 1985-05-15 Howmet Turbine Components Corporation Microstructural refinement of cast metal

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