Изучение взаимосвязи строения и свойств сплавов на основе Fe, Cu и Al в твердом и жидком состояниях

• Автор: Константинов, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Современные представления о микронеоднородном строении

и условиях кристаллизации металлических расплавов

1.2. Физико-химическая природа связи структуры и свойств твердых и жидких металлических сплавов
1.3. Связь строения и свойств жидких и твердых металлических сплавов как явление структурной металлургической наследственности

1.4. Цель, задачи и объекты исследований

Глава 2. Методы экспериментальных исследований

2.1. Вискозиметрия как метод изучения структурного состояния металлических расплавов
2.2. Метод изучения смачивания в металлических системах
2.3. Метод дифференциального термического анализа
2.4. Методы исследования структуры и свойств твердых образцов
Глава 3. Результаты экспериментального изучения микрорасслоения и условий кристаллизации расплавов системы Ге-Си
3.1. Изучение микрорасслоения расплавов системы Ре-Си
3.2. Изучение микрорасслоения расплава железа легированного медью
3.3. Изучение влияния температуры нагрева расплавов Бе-Си
перед кристаллизацией на микроструктуру твердого металла
Основные результаты и выводы
Глава 4. Влияние разрушения микрорасслоения расплавов А1-28,0мас.%Си-6,0мас.%8ц Си-5,6ат.%8п на микроструктуру
слитка и паяных соединений, характеристики смачивания и растекания

4.1. Изучение влияния разрушения микронеоднородного состояния и модифицирования расплава А1-28,0мас.%Си-6,0мас.%81 на микроструктуру слитка
4.2. Изучение влияния разрушения микронеоднородного состояния расплава Си-5,6ат.%8п на микроструктуру слитка и диффузионных слоев, образующихся при растекании расплава по поверхности стали СтЗ
Основные результаты и выводы
Глава 5. Влияние разрушения микрорасслоения расплава А1-18,5ат.%8п на обрабатываемость слитка давлением
5.1. Изучение влияния разрушения микронеоднородного состояния расплава, скорости охлаждения металла и модифицирования на механические свойства фаз сплава А1-18,5ат.%8п
5.2. Изучение влияния разрушения микронеоднородного состояния расплава А1-18,5ат.%8п на микроструктуру, кристаллическое строение и элементный состав фаз твердого металла
Основные результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение
Актуальность работы. Важнейшим условием эффективности научно-технической политики является разработка новых технологий получения металлов и их сплавов. Теоретическое и практическое изучение связи твердого и жидкого состояния металлических сплавов, закономерностей кристаллизации направлено на разработку новых методов промышленного производства, позволяющих получать металлы и сплавы повышенного качества. Изучение взаимосвязи строения и свойств твердых и жидких металлических сплавов является предметом изучения физической химии. Механизм и количественное описание данной взаимосвязи являются в большей степени дискуссионными, по-прежнему актуально накопление и обобщение эмпирического материала.
Одно из наиболее актуальных направлений исследований - выяснение механизмов, позволяющих управлять важными технологическими и служебными свойствами материалов: прочностью, пластичностью и т.п. Решение подобных задач требует проведения комплексных исследований структуры и свойств материалов с использованием современных экспериментальных методов. Строение металлов в жидком состоянии характеризуется микронеоднородностью, разрушение которой происходит в условиях высоких температур; при этом меняются структура и свойства литого металла. Широко известны результаты исследований П.В. Гельда, Б.А. Баума с сотрудниками связи структуры шихты, технологического режима выплавки со свойствами расплава и литого металла. Выводы Б.А. Баума привели к представлению о наличии необратимых изменений структурного состояния металлических расплавов при нагреве до определенных для каждого состава температур Т* или изотермических выдержках - необратимого разрушения неравновесного микронеоднородного состояния, унаследованного от гетерофазного кристаллического образца. Действительно, полное смешение атомов компонентов и формирование однородного расплава в производственных условиях достигается далеко не

Вязкость является индикатором микронеоднородного состояния металлической жидкости. Гистерезис температурных зависимостей вязкости расплава связан с разрушением микронеоднородной структуры и переходом системы в состояние истинного раствора, необратимостью происходящих при нагреве процессов и с разрушением микронеоднородностей, унаследованных от твердого состояния [109, 115-117]. Обнаружено, что в непосредственной близости к точке плавления вязкость жидкости начинает аномально возрастать [4, 28-29, 39-40]. Такие эффекты объясняют явлениями предплавления и предкристаллизации.
Методы измерения вязкости металлургических расплавов основаны на регистрации в процессе измерения различных параметров, функционально связанных с вязкостью. Связь между этими экспериментально определяемыми параметрами и динамической или кинематической вязкостью жидкости обосновывается в математических теориях методов. В качестве основного структурно-чувствительного свойства выступает вязкость, определяемая методом Е.Г. Швидковского [41], основанного на решении внутренней гидродинамической задачи при затухании крутильных колебаний цилиндрического тигля с расплавом. Метод реализуется в установке для измерения кинематической вязкости высокотемпературных металлических расплавов с фотооптической регистрацией крутильных колебаний. Этот метод хорош тем, что процесс измерений не оказывает возмущающего действия на расплав, а четко фиксирует данное его состояние. Важным его преимуществом является возможность определения абсолютных значений кинематической вязкости без предварительной градуировки прибора.
Введя ряд приближений, значительно упростивших уравнение движения жидкости, Е.Г. Швидковский разработал расчетный аппарат, при помощи которого на основании формул и таблиц по наблюдаемым в процессе эксперимента параметрам представляется возможным определить абсолютные значения кинематической вязкости жидкостей. Теория метода основана на следующих в вискозиметрии положениях: