Влияние термокинетических факторов на структурообразование в графитизированных чугунах

Влияние термокинетических факторов на структурообразование в графитизированных чугунах

Автор: Давыдов, Сергей Васильевич

Шифр специальности: 05.16.01

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2002

Место защиты: Брянск

Количество страниц: 376 с. ил

Артикул: 2610038

Автор: Давыдов, Сергей Васильевич

Стоимость: 250 руб.

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Строение расплава чугуна и условии его термодинамической
устойчивости
1.1. Кластерная структура расплавов
1.1.1. Развитие представлений о структуре жидких металлов
1.1.2. Фрактальные кластеры и физика открытых систем
1.1.3. Свойства фрактального кластера
1.2. О строении жидкого чугуна
1.3. Фуллерены основа структурирования жидкого чугуна
1.3.1. Развитие науки о фуллеренах
1.3.2. Роль фуллеренов в железоуглеродистых расплавах
1.3.2.1. Структура малых кластеров углерода
1.3.2.2. Фуллерены
Ф 1.3.2.3. Фрактальные структуры углерода
1.3.3. Развитие теории субмикрогетерогенного строения жидкого чугуна
1.3.4. Химия фуллеренов и оценка влияния поверхностноактивных элементов
1.3.5. Фуллерены и теории строения жидкого чугуна
1.3.6. О терминологии
М.Условия термодинамической устойчивости расплава чугуна
1.4.1.Давление пара углерода как корреляционная термодинамическая
функция описания состояния железоутлеродистого расплава
1.4.2.0бщие условия термодинамической устойчивости системы
1.5. Оценка состояния системы при искривленных поверхностях раздела
1.5.1. Форма гомогенного зародыша
1.5.2. Условия термодинамического равновесия при наличии
поверхности раздела фаз
1.6. Условия равновесия ЕеСрасплавов по давлению пара углерода
1.6.1. Подсистема утлеродная наночастица расплав
1.6.2. Подсистема расплав пар
1.6.3. Термодинамические условия равновесия в железоуглеродистых расплавах Выводы по главе 1
Глава 2. Давление пара углерода в железоуглеродистых расплавах
2.1. Расчет давления пара углерода над жидкими железоуглеродистыми расплавами
2.1.1. Термодинамика давления пара уг лерода
2.1.2. Термодинамическая активность и давление пара углерода
2.1.3. Расчетный метод определения давления пара углерода
над кристаллическим графитом
2.1.4. Расчет некоторых зависимостей на основании давления пара углерода
2.1.5. Расчет давления пара углерода в подсистеме
углеродная наночастица расплав
2.1.6. Расчет давления пара углерода в подсистеме расплав пар
2.2. Расчет размеров углеродных наночастиц в расплаве чугуна
2.2.1. Расчет критического радиуса углеродной наночастицы
2.2.1.1. Расчет критического радиуса углеродной ианочастицы на основании данных о свободной энергии системы
2.2.1.2. Расчет радиуса углеродной наночастицы как критического зародыша графита через давление пара углерода над насыщенным расплавом чугуна.
2.2.1.3. Гипотеза о зарождении графита в расплавах чугунов на
подложках кристаллов лонсдейлита
2.2.1.4. Три механизма зародышеобразования графитной фазы в
расплаве чугуна
2.3. Расчет равновесных углеродных наночастиц в расплаве чугуна
2.3.1. Методика расчета размеров равновесной углеродной наночастицы
2.3.2. Графики зависимостей термодинамических и
термокинетических параметров расплава чугуна
2.4. Компенсирующие процессы в ГеСрасплавс при нарушении
состояния равновесия по давлению пара углерода
2.4.1. Поведение в расплаве чугуна фазы углеродных наночастиц
2.4.2. Изменение поверхностного натяжения
2.4.3. Влияние поверхностноактивных элементов
2.4.4. Термовременная обработка расплава чугуна
2.5. Оценка поведения ГеСрасплавов с учетом давления пара углерода
2.5.1. Общее состояние системы
2.5.2. О коллоидной теории строения расплава чугуна
2.5.3. О спели в чугунах
2.5.4. Эффект длительности графитизируюшего модифицирования
2.5.5. Поверхностное натяжение
2.5.6. Явление наследственности шихтовых материалов
2.5.7. Влияние магния
2.5.8. О стабилизации цементита в ГсСрасплавах под
влиянием внешнего давления
2.6. Термодинамические условия кластерного образования центров графитизации в расплаве чугуна
2.6.1. Идентификация структурных элементов в расплаве чугуна
2.6.2. Уровень давления и температур существования углеродных
наночастиц на основе фуллсренов
2.6.3. Размеры фуллеренов, кластеров и углеродных наночастиц
2.6.4. Расчет действительных размеров углеродных наночастиц в расплаве чугуна на основании экспериментально определенных диапазонов давления и температуры
2.7. Форма углерода в расплаве чугуна и давление пара углерода
2.8. Неравновесный фазовый переход и влияние флуктуаций на формирование диссипативных структур в жидком чугуне
Выводы по главе 2
Глава 3. Переохлаждение и поверхностное натяжение РеСрасплавов
3.1. Обзор влияния поверхностного натяжения
3.2. Обзор влияния переохлаждения
3.3. Поверхностное натяжение как критерий модифицирования
3.4. Переохлаждение на поверхности раздела зародыш расплав
3.4.1. Влияние переохлаждения на зародышеобразование
3.4.2. Расчет переохлаждения на границе раздела углеродная
наночастица расплав
3.4.3. Графики определения переохлаждения на границе раздела
углеродная наночастица расплав в зависимости от радиуса наночастицы как критического зародыша графита
3.4.4. Конституционное переохлаждение
3.4.5. Переохлаждение при модифицировании чугуна
3.4.6. Расчет температуры расплавления графитного кристалла
в зависимости от его размеров
3.5. Роль поверхностного натяжения в зародышеобразован и и
3.5.1. Межфазная поверхностная энергия кристаллического графита
3.5.2. Оценка влияния различных элементов на равновесие давления пара углерода через поверхностное натяжение и коэффициент диффузии
3.5.3. Зависимость поверхностного натяжения на границе раздела углеродная наночастица расплав от радиуса наночастицы и кристаллографических плоскостей графита
Выводы по главе 3
ш Глава 4. Кристаллизация графита в чугуне
4.1. Кристаллизация пластинчатого графита
4.1.1. Развитие представлений о характере кристаллизации
пластинчатого графита
4.1.2. Проблемы кристаллизации пластинчатого графита
4.2. Кристаллизация шаровидного графита
4.2.1. Развитие представлений о характере кристаллизации
шаровидного графита
4.2.2. Основные формы макро, микро и наноструктуры шаровидного графита
4.3. Некоторые вопросы термодинамики кристаллизации графита
4.3.1. Условия термодинамического равновесия кристалл графита расплав
4.3.2. Взаимосвязь химических потенциалов углерода при кристаллизации графита
4.3.3. Поверхностное натяжение при кристаллизации графита
4.3.4. Термодинамика роста кристалла пластинчатого графита
щ 4.3.5. Модель роста пластинчатого графита
4.3.6. Механизм роста кристалла шаровидного графита
4.3.6.1. Роль магния в формировании шаровидного графита
4.3.6.2. О строении графитного глобуля
4.3.7. Различные механизмы компактирования графитной
фазы в чугунах и графитизированной стали
4.3.8. Модели зародышеобразования графита
Выводы по главе 4
Глава 5. Термокинетика встречного модифицировании чугуна
5.1. Термокинетическое влияние на процессы кристаллизации чугуна
элементов V и Vi подгрупп
5.2. Эффекты встречного модифицирования
5.2.1. Эффект первый
5.2.2. Эффект второй
5.2.3. Эффект третий
5.2.4. Эффект четвертый
5.2.5. Эффект пятый.
5.3. Технологические схемы встречного модифицирования
5.3.1. Последовательный ввод модификаторов по схеме АГ
5.3.2. Последовательный ввод модификаторов по схеме ГЛ.
5.3.3. Одновременный ввод модификаторов по схеме АГ
5.4. Практическое применение встречного модифицирования
5.4.1. Модифицирование по схеме АГ
5.4.2. Модифицирование по схеме ГА.
5.4.3. Модифицирование по схеме АГ
5.5. Обработка чугунов высокой эвтектичности встречным модифицированием
5.6. Обработка ковких чугунов с компактной формой графита
встречным модифицированием
Выводы по главе 5
Глава 6. Экспериментальные исследовании
6.1. Экспериментальное подтверждение наличия в расплаве чугуна центров
кристаллизации графита
6.2. Экспериментальные исследования механизма графитообразования
6.3. Радиальная структурная составляющая в графитных глобулях высокопрочного чугуна
6.4. Исследование изменения строения графитной фазы при изотермической
выдержке чугуна
6.5. Исследование и синтез соединения В1гТез
6.6. Микроструктура ковких чугунов с компактным графитом повышенной прочности и пластичности
6.6.1. Общая характеристика нового типа чугуна
6.6.2. Технические и технологические характеристики нового типа чугунов
6.6.3. О влиянии серы
6.6.4. О влиянии висмута и теллура
6.6.5. Формирование графитной фазы в новом типе чугуна
6.6.6. Ферритные ковкие чугуны
6.6.7. Перлитноферритные и перлитные ковкие чугуны
6.6.8. Стабильнополовинчатые чугуны, легированные медью,
серой и хромом
Выводы по главе б
Глава 7. Промышленные исследовании
7.1. Изготовление отливок радиаторных ниппелей
7.2. Внедрение авторского свидетельства
Способ модифицирования серого чугуна на ПО Кургансельмаш
7.3. Изготовление детазей ткацкого оборудования
7.4. Изготовление поршневых колец
7.5. Безотходная технология в медноникелевом производстве
7.6. Изготовление опорных роликов в конвейерах с подвесной лентой
7.7. Внедрение встречного модифицирования ваграночного чугуна при изготовлении тормозных дисков на ОАО Волгодизельаппарат
7.8. Внедрение технологии встречного модифицирования на
ОАО Новозыбковский станкостроительный завод
Выводы по главе 7
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


На основании полученных данных разработан механизм образования наночастиц сначала образуется жидкий или вязкий аморфный кластер из расплава металлуглерод, затем при уменьшении температу ры углерод кристаллизуется в оболочечную структуру, начиная с поверхности кластера. Кристаллизация углерода происходит до тех пор, пока состав компонентов расплава не станет соответствовать МС2, после чего кристаллизуется расплав. В настоящее время установлено, что треть элементов таблицы Менделеева образует с углеродом эндоэдральные комплексы. Механизм образования эндоэдралов может объяснить механизм высокого отбеливающего воздействия висмута и теллура, который проявляется при вводе в расплав данных элементов в пределах 0,. В этом случае не атом висмута или теллура осаждается на межфазную поверхность этого процесса также отрицать полностью нельзя углеродная наночастица расплав, а атом висмута или теллура покрывается многослойной углеродной оболочкой с образованием эндоэдрала В1СП и ТеСп, т. С вводом в расплав серы или кислорода, эффективность отбела повышается, поскольку сера и кислород хемосорбируясь на углеродных слоях эндоэдралов В1СП и ТсСп сшивают их в своеобразные гирлянды или линейные ассоциаты, связывая тем самым огромное количество атомов углерода, вызывая эффективный отбел чугуна микроскопическим количеством данных элементов кроме серы, оптимальное количество которой находится в пределах 0,1 . З.2. Экспериментально установлено , что углеродные наночастицы на основе фуллеренов, образуют линейные ассоциаты, состоящие из двухтрех наночастиц, комбинация которых приводит к образованию ветвистых фрактальных агрегатов углерода рис. Рис. Х0 б х . При распылении графита в мощной электрической дуге происходит его осаждение в виде углеродного осадка депозита в виде кольца серосеребристого цвета толщиной 0,5. Поверхностная структура углеродных осадков представлена на рис. Видны достаточно крупные облакоподобные образования, которые состоят из более мелких скоплений размером 0. Величина облакоподобных образований углеродного осадка достигает 6,0. В свою очередь, из облакоподобных образований формируется структура, напоминающая кочан цветной капусты рис. Изучение начальных стадий зарождения углеродных осадков показало, что формирование фрактальной структуры начинается с образования сфероидальных наночастиц размером 6,0. Размер фрактальных агрегатов достигает значений 0,8. Фрактальные агрегаты, образованные в прикатодном пространстве, осаждаются на поверхности катода, образуя облако подобные скопления размером до 7,0. Фрактальные структуры имеют также ткани из углеродных волокон . Установлено, что углеродные волокна состоят из фрактальных кластеров радиусом г и в интервале размеров 1,8 нм г ,5. В масштабах г ,5. Рис. Фрактальное строение углеродного осадка а Х б х0 . Исследование структуры шаровидных наночастиц или углеродных луковиц показало , что они имеют слоистое строение, состоящее из концентрических окружностей рис. Болес того, установлено, что в процессе кристаллизации углеродной фуллерсновой луковицы под воздействием лапласовского давления, которое достигает уровня 0 ГПа и высокой температуры, в центре луковицы слои атомов углерода начинают перестраиваться в кристаллическую структуру алмаза рис. Алмаз постепенно растет и может занять весь объем лу ковицы. Структура обычного глобуля шаровидного графита также имеет слоистое строение рис. Следовательно, можно утверждать, что процессы формирования наночастиц углерода и процессы кристаллизации шаровидного графита имеют общую природу. Возможность получения из фуллеренов алмазов и алмазоподобных пленок обсуждалось и на крупнейшей международной конференции по фуллеренам в СанФранциско Фуллерены физика, химия и новые направления . Показано , что превращение кристаллического фуллерена в алмаз происходит при значительно более мягких условиях, чем при традиционном получении алмаза из графита. При комнатной температуре указанное превращение наблюдается при давлении ГПа, в то время как для аналогичного превращения графита его необходимо подвергнуть давлению в . ГПа при температуре 0К.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.202, запросов: 232