Ликвация и структурные изменения при кристаллизации двойных сплавов цветных металлов в различных гравитационных условиях

• Автор: Хабачев, Максим Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 151 с. : ил

Содержание
Ввведение
Глава 1. Влияние силы тяжести и центрифугирования на кристаллизацию двойных металлических

расплавов (обзор литературы)

1.1. Центрифугирование как метод исследования строения

и процесса кристаллизации жидких сплавов

1.1.1. Экспериментальные исследования

по высокотемпературному центрифугированию

1.1.2. Проблема создания центробежного

кристаллизатора

1.2. Гравитационная ликвация
1.2.1. Условия возникновения и теоретическое описание процессов гравитационной ликвации
1.2.2. Основные виды ликвационного рафинирования
Глава 2. Экспериментальное оборудование и методы
проведения исследований
2.1. Многофункциональный центробежный кристаллизатор
2.1.1. Контактный токосъемник
2.1.2. Нагревательные печи двухсекционного типа
2.2. Получение двойных сплавов со щелочным металлом
2.3. Дифференциально-термический анализ
2.4. Препаративные работы со слитками и методы
химического анализа
Глава 3. Кристаллизация двойных металлических сплавов
в центробежных полях
3.1 Влияние центрифугирования на кристаллизацию
эвтектического сплава свинец-сурьма
3.2.Направленная кристаллизация двойных сплавов систем
перитектического типа в центробежном поле
3.3. Использование центрифугирования при изучении диаграммы
состояния системы калий-теллур
Глава 4. Ликвация в двойных сплавах с жидкофазным
расслаиванием
4.1. Направленная кристаллизация монотектического сплава алюминий-индий в центробежном поле
4.2. Кристаллизационно-ликвационное рафинирование свинцово-сурьмяных сплавов с помощью алюминия
4.2.1. Общая характеристика вторичного свинцового сырья
4.2.2. Термодинамический анализ взаимодействия алюминия
с жидкими сплавами свинец - сурьма
4.2.3. Экспериментальные исследования рафинирования сурьмянистого свинца алюминием
Глава 5. Экспериментальное изучение ликвационных явлений в неоднородных температурных полях
5.1. Гравитационная ликвация в расплавах систем натрий-индий
и рубидий-висмут
5.2. Ликвационные эффекты при термоциклировании расплавов простых эвтектических систем
Выводы
Список использованной литературы
Приложение
Приложение
Обозначения
ВВЕДЕНИЕ
Выделение твердого тела из жидкости (кристаллизация, затвердевание) представляет собой процесс широко и разносторонне применяемый в промышленности и научных исследованиях. Значение основанных на этом технологий непрерывно возрастает с развитием современных отраслей производства, предъявляющих повышенные требования к степени очистки цветных металлов и к структуре и свойствам сплавов на их основе.
Из металлургической практики хорошо известно, что кристаллизация однородных многокомпонентных металлических систем (жидких сплавов и черновых металлов) часто характеризуется развитием ликвации (сегрегации), то есть возникновением неоднородностей химического состава в кристаллизующемся и целевом (твердом) материале [1]. Различные виды ликвации ухудшают многие (механические, коррозионные) свойства металлического изделия и могут вызвать нежелательные изменения в фазовых и структурных составляющих сплава. С другой стороны ликвационные процессы, происходящие на макроскопическом уровне (макроликвация), давно служат основой важных технологий очистки и разделения различных веществ, а также могут быть полезны при получении неоднородных материалов. Поэтому изучение механизмов формирования ликвации, связанное с совершенствованием существующих и разработкой новых технологий и экспериментальных методик, основанных на этом явлении, имеет непосредственное практическое значение.
Указанные обстоятельства побудили исследователей обратиться к систематическому изучению кристаллизации в условиях, позволяющих влиять на возникновение и развитие ликвации. В этом плане наиболее удобным и эффективным инструментом управляющих воздействий могут служить центробежные поля.
Существует два вида прикладных задач которые целесообразно решать с помощью центробежной кристаллизации (термин, введенный в [2]) - это пере-

стей ликвации при совместном протекании направленной и кассовой кристаллизации. Нетрудно установить [80], что в вертикально ориентированных образцах из четырех возможных комбинаций двух факторов - температурного (направление осевого температурного градиента в) и плотности (знак Д<1), как показано на рис 1.2 , гравитационная ликвация может происходить в случаях 2 и 3, то есть при
Дс1 >0, О<0 и
да < о, о > о
(1.6)

Рис. 1.2. Варианты вертикальной направленной кристаллизации в условиях развития гравитационной ликвации [2,3] и без нее [1,4]
При выполнении первого условия направления градиентов потенциала гравитационного поля и температуры совпадают, во втором случае они противоположны. Очевидно, что в обоих случаях при выполнении сформулированных выше условий возникновения гравитационной ликвации полное ее развитие возможно в том случае когда скорость седиментации зарождающихся в пе-