Mathematical modeling of the motion and cooling rates of VT6 alloy powders (granules) obtained from an ingot by plasma-centrifugal spraying is performed. Calculations are performed for particles with diameters of 30, 50 and 70 µm in an inert gas environment of 90% He-10% Ar at an electrode rotation speed of 25000 min-1. It is shown that molten particles of all sizes solidify at close distances (~10 cm) from the molten electrode surface. The particle cooling rates at the initial stage of motion reach values of 3.6 105–1.5 106 K/s. The time intervals of particle crystallization (their complete solidification) were ~0.3–1 ms. Changes in the microstructure, microhardness, chemical and phase compositions of VT6 alloy granules obtained after separation into three fractions are studied. Using X-ray microanalysis in SEM, a uniform distribution of the main elements over the granule cross-section was noted, as well as a slight difference in the chemical composition of different fractions, which generally indicates the homogeneity of the obtained powder. It was shown that the structure of particles of different fractions differs in the parameters of the crystal lattice and is a mixture of two solid solutions, which is probably due to the difference in cooling rates and the content of alloying components. It was noted that in granules after centrifugal spraying, the microhardness values increase (compared to the original ingot), while with an increase in the average diameter of the particles, the average microhardness values decrease.
Проведено математическое моделирование движения и охлаждения порошковых частиц сплава ВТ6, получаемых методом центробежного плазменного распыления вращающегося электрода. Расчеты, проведенные для частиц размерами 30, 50 и 70 мкм в защитной среде 90%Не-10%Аг при скорости вращающейся заготовки 25000 мин-1, показали, что расплавленные частицы всех размеров затвердевают на малых расстояниях (~10 см) от заготовки. Скорости охлаждения частиц на начальном участке движения достигают величин порядка 3,6·105–1,5·106 К/с. Временные интервалы кристаллизации частиц (их полное затвердевание) составляют ~0,3–1 мс. Для полученных после разделения трех фракций гранул сплава ВТ6 проведены исследования изменения микроструктуры, микротвердости, химического и фазового составов. Рентгеновским микроанализом на растровом электронном микроскопе установлено равномерное распределение основных элементов в сечениях гранул, а также несущественное различие в элементном составе исследованных фракций, что в целом свидетельствует об однородности полученного порошка. Показано, что структура частиц разных фракций различалась по параметрам кристаллической решетки и состояла из смеси двух твердых растворов, что, вероятно, связано с разницей в скоростях охлаждения и содержаниях легирующих компонентов. Отмечено, что в гранулах после центробежного распыления наблюдается повышенная (по сравнению с исходным слитком) микротвердость, при этом с увеличением среднего размера частиц средние значения микротвердости уменьшались.