Исследование структурной неоднородности расплавов Ga-Bi и Pd-Si методами акустометрии и гамма-денситометрии

• Автор: Ягодин, Денис Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Глава 1. Постановка задач и выбор объектов исследования

1.1. Скорость и затухание ультразвука как свойства, чувствительные

к атомной структуре и неоднородности конденсированных фаз

1.2. Структурные переходы жидкость-жидкость в расплавах металлов

1.3. Метастабильная микрогетерогенность расплавов в

системах с эвтектикой и монотектикой

1.4. Макро- и микронеоднородность расплавов монотектического

типа в области их однофазных состояний

1.5. Задачи и объекты исследования

Глава 2. Экспериментальные методы и обработка результатов

2.1. Акустические измерения

2.1.1. Импульсно-фазовый метод измерения скорости ультразвука
2.1.2. Экспериментальная установка
2.1.3. Методика проведения измерений
2.1.4. Оценка погрешностей
2.2. Измерение плотности
2.2.1. Гамма-метод измерения плотности
2.2.2. Экспериментальная установка
2.2.3. Методика проведения эксперимента
2.2.4. Оценка погрешности измерения плотности
2.3. Основные результаты и выводы
Глава 3. Экспериментальные результаты по плотности и
скорости ультразвука в чистых металлах
3.1. Экспериментальные результаты
3.2. Обсуждение результатов в рамках модели локального упорядочения
3.3. Основные результаты и выводы

Глава 4. Скорость звука и плотность расплавов ва-ЕЙ с
ограниченной смешиваемостью в жидком состоянии
4.1. Равновесные объемные и акустические свойства расплавов
ва-ЕЙ за пределами купола их макроскопического расслоения
4.2. Построение линий фазовых равновесий с участием расплава
4.3. Кинетика расслаивания расплавов ва-ЕЙ
4.4. Микрогетерогенность расплавов ва-ЕЙ вне области макроскопического расслоения
4.5. Основные результаты и выводы
Глава 5. Межфазное натяжение на границе расслоившихся
расплавов системы Са-В1
5.1. Метод измерения межфазного натяжения
5.2. Результаты измерения межфазного натяжения на
границе расслоившихся расплавов Оа-ЕЙ и ва-РЬ
5.3. Обсуждение результатов
5.4. Основные результаты и выводы
Глава 6. Микронеоднородность эвтектических расплавов Рс1-81 и
её связь с исходной кристаллической структурой
6.1. Структура исходных образцов
6.2. Результаты исследования свойств расплавов Рй-17.6 ат.% 81, полученных из слитков с различными структурами
6.3. Обсуждение полученных результатов с позиций представлений о метастабильной микрогетерогенности эвтектических расплавов
6.4. Применение полученных результатов к совершенствованию технологии выплавки высокотемпературных палладиевых припоев
6.5. Основные результаты и выводы
Заключение
Приложение
Список литературы

Актуальность проблемы
Несмотря на развитие дифракционных методов исследования структуры жидких металлов и сплавов, основную информацию об их строении исследователи и сегодня извлекают из результатов измерения температурных и концентрационных зависимостей свойств. К числу свойств, наиболее чувствительных к атомному строению расплава, обычно относят плотность, вязкость и скорость ультразвука. Наиболее информативными в последние 20-30 лет были денситометрические эксперименты с использованием проникающего у-излучения. По их результатам были выявлены свидетельства структурных переходов в жидких висмуте, галлии, свинце и сурьме [1], тонкие эффекты, сопровождающие введение примесей в жидкие металлы, установлена причина микронеоднородности расплавов в системах с эвтектикой и монотектикой и получен ряд других принципиальных результатов [2]. К сожалению, любые выводы о строении конденсированной фазы, которые делаются на основании данных о каком-либо одном свойстве, пусть даже косвенным образом связанным со структурой, не являются однозначными и оставляют простор для альтернативных построений. Для большей определенности необходимо привлекать результаты измерений и других свойств, чувствительных к структуре вещества. Одним из них является скорость ультразвука.
Зная скорость ультразвука в исследуемой жидкости и5, можно рассчитать ее адиабатическую сжимаемость - важнейшую характеристику прочности межатомных связей. Кроме того, значения ц входят в выражения для расчета коэффициента Пуассона, изотермической сжимаемости и, наконец, длинноволнового предела структурного фактора, являющегося мерой флуктуаций концентрации атомов. Поглощение ультразвука в исследуемой среде напрямую связано с наличием в ней неоднородностей, и максимумы поглощения обычно наблюдаются при приближении их масштаба к длине

В дополнение к стандартной схеме радиометра автором был введён контроль высокого напряжения на фотоэлектронном умножителе сцинтилляционного детектора и вместо стандартного встроенного в прибор дискриминатора использован стабилизированный источник напряжения. Эти усовершенствования существенно повысили стабильность работы счетного тракта при длительных измерениях.
Для стабилизации давления инертного газа в рабочем объеме и уменьшения относительного смещения деталей установки при изменении температуры в широких пределах применялась специальная ёмкость с эластичными стенками (резиновая камера).

Рис. 2.7. Схема устройства для контроля и перемещения образца:
1 - молибденовый шток; 2 - нижний торец камеры; 3 - втулка; 4 - сильфон; 5 - цилиндрическая подставка; 6 - направляющее кольцо; 7 - микрометрический винт; 8 - двигатель с редуктором; 9 - система экранов; 10 - ползунковый резистор; 11 - цифровой омметр;
12 - система кронштейнов; 13 - станина; 14 - вакуумные уплотнения.