Межфазные явления и электроперенос в легкоплавких металлических системах, образующих эвтектики

• Автор: Ахкубекова, Светлана Наниевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Глава 1. Современное состояние исследований межфазных явлений в контакте разнородных металлов и влияние на них

электромагнитного поля

1.1. Термодинамика границ раздела твердое-твердое, твердое-жидкое

1.2. Электронные теории межфазных явлений в контакте разнородных металлов

1.3. О природе и механизме контактного плавления металлов, образующих эвтектики

1.4. Электроперенос и его влияние на диффузию в расплавах и фазовые переходы первого рода

Выводы к главе 1

Глава 2. Оценка межфазной энергии на границе разнородных металлов, образующих эвтектики
2.1. Роль поверхностной энергии и взаимодиффузии в формировании переходного слоя в контакте разнородных металлов
2.2. Модели межфазной границы и распределение электронной плотности и потенциала на границе разнородных металлов с учетом переходного слоя
2.3. Оценка межфазной энергии на границе микрочастица металла А -матрица металла В Выводы к главе
Глава 3. Влияние электрического тока на структурообразование в сплавах, находящихся в жидко-твердом состоянии
3.1. Методика изучения влияния постоянного электрического тока в жидко-твердых сплавах
3.2. Влияние постоянного электрического тока на формирование структуры в системах ВКСй, Сб-(В1+Сс1), В1-8п, находящихся в жидкотвердом состоянии
3.3. Концентрационная зависимость формирования структуры в системе 74 Сс1-(В1+Сс1)
3.4. Влияние постоянного электрического тока на структурообразование
в жидко-твердых сплавах в системе РЬ-Бп
3.5. О структурообразовании и механизме перемещения твердых включений в жидко-твердых сплавах при наличии электрического тока
Выводы к главе 3

Глава 4. Начальная стадия контактного плавления и влияние
постоянного электрического тока на формирование межфазных зон
4.1 Описание процессов формирования зоны на начальной стадии
контактного плавления в рамках теории протекания (перколяции)
4.2. Влияние электрического поля на кинетику контактного плавления на начальной стадии
4.3. Контактное плавление и электроперенос в системах Ві-Сб, Ві-Бп, Ві-РЬ, РЬ-Эп, определение коэффициентов взаимной диффузии и эффективных зарядов ионов расплава
4.4. Использование контактного плавления и электропереноса для изготовления биметаллов и металлизации керамик
Выводы к главе 4
Основные выводы
Литература
Актуальность темы исследования. Разработка элементной базы микро-и наноэлектронной техники, создание новых композиционных материалов с использованием ультрадисперсных металлических порошков, развитие атомносиловой и туннельной микроскопии, разработка новых технологий соединения разнородных материалов - все это требует более полных знаний о процессах, происходящих на границах раздела конденсированных микро(нано) и макрофаз и влияния на эти процессы внешних факторов.
К межфазным явлениям, протекающим в контакте разнородных веществ (в том числе низкоразмерных объектов), образующих эвтектики, относится и контактное плавление (КП) - явление возникновения и роста жидкости в области их соприкосновения. Контактное плавление лежит в основе технологического процесса контактно-реактивной пайки; используется при нанесении защитных покрытий, применяется как физико-химический метод изучения процессов, протекающих в расплавах и на межфазных границах.
Анализ исследований, посвященных явлениям, происходящим на границах раздела макрофаз или микрочастица-матрица и, в том числе КП, показывает, что они изучены недостаточно. В существующих подходах к этой проблеме не рассматривается возможный стадийный характер перехода в жидкость твердых компонентов, находящихся в контакте. Это ограничивает более глубокое понимание природы и механизма КП, а также его использование в качестве метода исследования некоторых важных характеристик расплавов.
Контактное плавление является надежным и удобным методом изучения диффузионных явлений в расплавах, образующихся между образцами при наличии внешних воздействий (постоянного электрического тока (ПЭТ), электропереноса (ЭП), магнитного поля, давления, ультразвука и т.д.). Совместное изучение КП и ЭП позволяет находить фундаментальные характеристики ЭП: эффективные заряды ионов 7!) и эффективные коэффициенты взаимной диффузии Оэф в сплавах.
ГЛАВА 2. ОЦЕНКА МЕЖФАЗНОЙ ЭНЕРГИИ НА ГРАНИЦЕ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ, ОБРАЗУЮЩИХ ЭВТЕКТИКИ
2.1. Роль поверхностной энергии и взаимодиффузии в формировании переходного слоя в контакте разнородных металлов
При образовании контакта разнородных металлов на начальной стадии в результате взаимодиффузии образуется переходный слой. Если контакт находится при температуре Т>Тэет, то образуется твердо - жидкое состояние переходного слоя, которое в дальнейшем переходит в жидко - твердое состояние, и на заключительной стадии в контакте образуется расплав, концентрация которого в прилегающих к металлам слоям ликвидусная, а в центре контактной прослойки меняется на протяжении всего процесса КП.
Наибольший практический интерес представляет в то же время наименее изученное жидко - твердое состояние. Размер и форма твердых включений в жидкой матрице во многом определяется поверхностными явлениями, которые можно описать в рамках термодинамики образования и роста (или растворения) зародыша новой формы.
Для образования и роста зародыша свободная энергия Г), должна возрасти на некоторую величину /№„, при этом общее выражение для необходимого изменения термодинамического потенциала будет иметь вид [101]:
Д/„ = №„ ЦкТ) = -ст + /Зпг'г, (2.1)
где а = (А/и + е)/(кТ) А/и - разность химических потенциалов атомов в новой и исходной фазах; е - величина, учитывающая затрату энергии на упругую и пластическую деформации исходной фазы вокруг зародыша и зависящая от объемного эффекта превращения и температуры; п - число атомов в зародыше; [3= а0сгиа2/3 / (кТ) а0 - коэффициент учитывающий формы зародыша; сг- меж-фазная энергия на границе зародыш-матрица; оа - объем зародыша, отнесенный к одному атому.