Формирование и рост метастабильных структур при контактном плавлении в металлических системах

• Автор: Айтукаев, Аймурза Девлатмирзаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Грозный
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О МЕТАСТАБИЛЬНЫХ

РАВНОВЕСИЯХ

1Л. Термодинамическое равновесие фаз

1.2. Переходы системы из нестабильного состояния в стабильное

1.3. Обзор исследований контактного плавления при температурах ниже температуры плавления легкоплавкой стабильной эвтектики

1.4.0бобщение результатов литературного обзора и постановка

задачи исследования

ГЛАВА II. ФОРМИРОВАНИЕ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ДОЭВТЕКТИЧЕСКОГО КОНТАКТНОГО ПЛАВЛЕНИЯ МАССИВНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ

2.1.Исследование доэвтектического контактного плавления в присутствии промежуточной фазы
2.2. Расчет теплового источника, действующего за счет роста промежуточной фазы
2.3. Методика измерения температуры при фазовых переходах первого рода в контакте разнородных веществ
2.4. Основные результаты главы II
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ДОЭВТЕКТИЧЕСКОГО
КОНТАКТНОГО ПЛАВЛЕНИЯ МАССИВНЫХ ОБРАЗЦОВ В СИСТЕМАХ С ИНТЕРМЕТАЛЛИДАМИ
3.1. Исследование теплового эффекта при доэвтектическом контактном плавлении массивных образцов в системах с интерметаллидами

3.2. Опыты по приведению в контакт образцов ртутных систем при температурах ниже температур плавления стабильных эвтектик
3.3. Процессы, происходящие в контакте разнородных массивных образцов при доэвтектическом контактном плавлении
3.4. Основные результаты главы III
ГЛАВА IV. МЕТАСТАБИЛЬНЫЕ СОСТОЯНИЯ ПРИ
КОНТАКТНОМ ПЛАВЛЕНИИ В СИСТЕМЕ ИНДИЙ-ВИСМУТ ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ ВЫШЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ ЛЕГКОПЛАВКОЙ ЭВТЕКТИКИ
4.1. Изучение возможности диффузионного роста прослойки интерметаллида в условиях конкуренции с жидкой фазой
4.2. Сравнение закономерностей роста жидкой прослойки в системе индий-висмут в различных температурных интервалах
4.3. Концентрационный интервал жидкой прослойки в системе индий-висмут
4.4. Основные результаты главы IV
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ
Плавление и кристаллизация веществ настолько часто встречаются в природе и технике, что попытки объяснить это явление можно проследить с древних времен. Но, несмотря на все попытки, до сих пор не существует удовлетворительной теории плавления даже для однокомпонентных кристаллов. Трудности такой теории обусловлены тем, что при плавлении изменение энергии связи частиц вещества незначительно по сравнению с самой энергией связи. Отражением сказанного является тот факт, что теплота плавления обычно составляет лишь несколько процентов от теплоты сублимации.
Известно, что многие сплавы начинают плавиться при температурах ниже температур плавления компонентов. Такие сплавы характеризуются диаграммами состояния, имеющими минимум на линии ликвидуса. К таковым относятся диаграммы состояния типа двойная «сигара» с минимумом и эвтектические диаграммы состояния.
Плавление при температурах, ниже, чем температуры плавления чистых компонентов, можно наблюдать не только в сплавах, но и непосредственно в контакте чистых веществ, характеризуемых указанными типами диаграмм состояния. Явление плавления компонентов при их приведении в контакт, при температурах ниже температур плавления чистых веществ, получило название контактного плавления (КП).
Явление КП достаточно широко изучено в интервале температур ниже плавления наиболее легкоплавкого компонента, но выше наименьшей эвтектики.
Значительно менее изучено явление «доэвтектического контактного плавления» (ДКП). Впервые это явление наблюдал профессор Л.С. Палатник в 1952 году. ДКП наблюдается в системах с химическим взаимодействием компонентов. Контактирование таких образцов при температурах ниже температуры плавления наиболее легкоплавкой эвтектики приводят к их быстрому спеканию. Комплекс экспериментальных фактов свидетельствует,

данным справочника [43] между конгруэнтно плавящимся соединением 1п2Вг и висмутом на диаграмме состояния присутствуют инконгруэнтно распадающееся соединение /«56/3 и конгруэнтно плавящееся соединение 1пВ1.
В работе [44] природа Д-Г эффекта контактного плавления, то есть образования жидкости при температурах ниже температуры плавления наиболее легкоплавкой стабильной эвтектики, рассматривается теоретически. Указывается, что снятие механических напряжений в контакте разнородных веществ в условиях затрудненности возникновения зародышей промежуточных твердых фаз может привести к возникновению зародышей жидкой фазы.
Совершенно отличное от опоры на метастабильную эвтектику, объяснение возникновения жидкости в системах с промежуточными твердыми фазами при температурах, ниже стабильных эвтектических точек, выдвинуто в работе [47]. В рассматриваемом аспекте автор [47] экспериментально исследовал систему висмут-таллий. В этой системе существует две конгруэнтно плавящихся промежуточные фазы [43]: образующая максимум на линии ликвидуса при 11% висмута (возможно В1 Т1у) и В12Т1. Легкоплавкой эвтектике соответствует температура 189°С. Сообщается о наблюдении жидкости в контакте висмута и таллия до 144°С, а схватывание образцов - при снижении температуры до 65°С. Тем не менее, появление жидкости в контакте исследуемой пары объясняется "бурным выделением тепла" в результате экзотермической реакции образования интерметаллидов. В работе [48] тот же автор предпринял попытку непосредственно подтвердить "тепловую" гипотезу, для чего ввел термопару в контакт образцов системы висмут-таллий. Однако никакого повышения температуры контакта обнаружено не было.
Идея саморазогрева контакта при образовании интерметаллидов получила развитие в работе [49]. Здесь исследовали системы висмут-теллур и никель-алюминий. Образцы представляли собой брикеты из порошков компонентов систем в соотношении, которые соответстсвуют интерметаллидам. Брикеты помещали в термостат с выставленной температурой и с помощью термопары снимали термограммы. Сообщается,