Микрогетерогенность и особенности кристаллизации расплавов на основе алюминия

• Автор: Чикова, Ольга Анатольевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 327 с. : ил.

Введение

Глава 1. Постановка задач исследовании

1.1 .Микронеоднородность металлических расплавов.

1.2. Микрогетерогенные состояния расплавов в системах с эвтектикой и монотектикой.

1.3. Теоретическое обоснование представлений о микрогетерогенных состояниях жидких эвтектик и монотектик
1.4. Влияние гомогенизирующей термической обработки расплава на структуру и свойства литого металла

1.5. Постановка задач и выбор объектов исследования

Глава 2. Экспериментальные методы, использованные в работе

2.1. Вязкость и электросопротивление как индикаторы микронеоднородного состояния металлической жидкости.

2.2. Измерение кинематической вязкости металлических расплавов.

2.3. Измерение удельного электросопротивления металлических расплавов.

2.4. Методика экспериментального исследования вязкости и удельного электросопротивления алюминиевых расплавов.
2.5. Исследование структуры и свойств закристаллизованных образцов
Основные результаты и выводы.
Глава 3. Результаты экспериментального исследования и их анализ
3.1. Температурные зависимости вязкости и удельного электросопротивления расплавов с различными типами диаграмм состояния.
3.2. Общий анализ результатов вискозиметрического и резистометрического эксперимента.
3.3. Области существования мстастабильной микрогстерогеиности на диаграммах состояния бинарных систем.
3.4. Влияние разрушения метастабильной микрогетерогенности расплава на морфологические особенности структуры слитка при умеренных скоростях охлаждения Сс
3.5. Ведение дополнительных компонентов как альтернативный перегреву
способ разрушения метастабильной микрогетсрогснпости расплава
Основные результаты и выводы.
Глава 4. Теоретический анализ возможности длительного существования расплавов на основе алюминия в микрогстерогенном состоянии
4.1. Термодинамический анализ возможности существования микрогетерогенных состояний эвтектических расплавов в надликвидусной части диаграммы состояния
4.2. Расчет времени расплавления и растворения твердых металлов в
расплаве алюминия
Основные результаты и выводы.
Глава 5. Использование полученных результатов для повышения качества промышленных алюминиевых сплавов и лигатур
5.1. Влияние гомогенизирующей термообработки жидких лигатур и промышленных сплавов на основе алюминия на структуру литого металла
5.2.Совершенствование технологии производства алюминиевых сплавов на основе оптимизации режима термообработки металлической жидкости
Основные результаты и выводы.
Заключение.
Литература


Не определены и лимитирующие стадии этого процесса в конкретных системах эвтектического и монотсктического типов. Одним из этапов эволюции частицы шихтовых материалов, растворяющейся в металлической жидкости, может быть ее спонтанное диспергирование. Условия самопроизвольного диспергирования твердых металлов при контакте с металлическим расплавом исследовались в работах Г1. А. Ребиндера, Е. Д. Щукина и А. В. Перцова . Впервые термодинамический анализ устойчивости лиофильных коллоидных систем был сделан М. Фольмером 5. Т С и г л а должно быть ниже ъДжм2. По представлениям П. А. Ребиндера 3, самопроизвольное диспергирование фаз с образование лиофильной коллоидной системы может иметь место, когда прирост свободной поверхностной энергии при образовании коллоидной частицы от2 близок к энергии теплового движения кТ. При этом термодинамическая выгодность процесса диспергирования связана с возрастанием энтропии системы при образовании большого числа коллоидных частиц рост энтропии компенсирует при низких а увеличение свободной энергии, связанное с увеличением площади поверхности раздела фаз. П.А. Если считать г8л, тополучается сгт Джм2, что соответствует результату, полученному М. Фольмером. Таким образом, осуществимость спонтанного диспергирования зависит от соотношения размеров дисперсных частиц и величины межфазного натяжения на их границах. Выполнить оценку т позволяет термодинамический анализ. Нам неизвестны попытки проанализировать выполнимость критериев спонтанного диспергирования в процессах плавления и. Термодинамический анализ. Первая попытка термодинамического обоснования стационарной микрогетерогенности эвтектических расплавов была сделана Е. Т. регулярный раствор компонентов, эвтектической системы становится термодинамически неустойчивым. Не конкретизируя природы связанной с этим перестройки атомов, Е. В.Калашников. Т3. При понижении температуры регулярный раствор вначале оказывается в метастабильном состоянии, из которого он может перейти в нерегулярное состояние либо флуктационным путем, либо вследствие введения в него извне неоднородности определенного масштаба. Дальнейшее понижение температуры переводит систему через спинодаль в лабильную для регулярного раствора область, в которой существенное изменение его строения становится уже неизбежным. Подобные соображения ранее высказывались и рядом других авторов. Например, в умозрительно достраивалась линия растворимости компонентов в твердом состоянии до непрерывной куполообразной кривой и утверждалось, что при переходе состояния системы через эту кривую при охлаждении могут отмечаться аномалии свойств расплава, связанные с его микрорасслоением. Действительно, аномальные участки политерм электросопротивления, зафиксированные в , переходят в линейные зависимости при температурах, близких к . Однако, как указывалось выше, измерения плотности расплавов ЭпРЬ и А1 , показали, что при охлаждении гомогенных растворов, приготовленных при температурах выше 2ТОУ не наблюдается объемных эффектов, которые могли бы свидетельствовать о начале микрорасслоения системы. В то же время при нагреве образцов после расплавления зафиксированы отчетливые аномалии на политермах плотности и ее термического коэффициента, которые трактуются авторами как признаки необратимого перехода микрорасслоенных расплавов в состояние истинного раствора. Эти факты и привели авторов к идее метастабильной микрогетсрогенности эвтектических расплавов. С целью теоретического обоснования, данной гипотезы П. С. Попсль с сотрудниками , проанализировали устойчивость дисперсной частицы в окружающем расплаве в рамках градиентного приближения термодинамики неоднородных систем. V, разработанное для бинарных растворов Д. Каном и Д. Vx, 1. Равновесие сферической капли с концентрацией одного из компонентов бинарного раствора с окружающим расплавом состава х2 возможно при существовании неоднородного профиля концентрации, минимизирующего функционал 1. ЭДI 0, 1. Я я2 1х
где Я эффективный радиус действия межатомного потенциала, энергия взаимообмена. Наличием решений уравнения 1. Уравнение 1.