Поверхностные свойства и эмульгирование расслаивающихся металлических расплавов

• Автор: Горшенин, Илья Георгиевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 170 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение

2. Состояние вопроса.

2.1 Взаимная растворимость компонентов двойных и

тройных систем с областью расслоения

2.1.1. Экспериментальные данные о границах областей несмешиваемости

2.1.2. Методы расчета растворимости в тройных системах по термодинамическим данным

2.2. Поверхностные свойства расслаивающихся металлических расплавов

2.2.1. Методы измерения поверхностного натяжения равновесных расплавов и межфазного натяжения на границе их раздела

2.2.2. Опытные данные

2.2.3. Расчеты межфазного натяжения

2.3. Эмульгирование жидкостей.
2.3.1. Эмульсии
2.3.2. Процессы образования и разрушения эмульсий
2.4. Эмульгирование расплавов.
2.4.1. Эмульгирование жидких металлов
2.4.2. Анализ закаленных образцов
Постановка задач исследования.
3. Экспериментальные методы, принятые в работе
3.1. Методика экспериментального определения взаимной растворимости
3.2. Методика измерения поверхностного натяжения, плотностей равновесных фаз и межфазного натяжения на границе их раздела
3.2.1. Изучение поверхностных свойств и плотностей расплавов методом капли.
3.2.2. Метод вертикального цилиндра для измерения плотностей
фаз и межфазного натяжения
Метод погружения цилиндра.
Метод вытягивания цилиндра
3.3. Методика получения и закалки металлических эмульсий Выводы.
4. Взаимная растворимость компонентов фаз тройных систем с областью расслоения.
4.1. Расчеты равновесных составов фаз тройных расплавов на основании данных о граничных двойных.
4.1.1. Разработка расчетной методики
4.1.2. Расчеты растворимости в системах гпРЬБп, гпРЬСс, АВСа различными методами
4.1.3. Система СаВБп.
4.1.4. Система РеБпСи.
4.2. Экспериментальное определение растворимости
4.2.1. Система РеСиС
4.2.2. Система РеБпСи.
4.2.3. Система РеБпБ.
5. Поверхностные свойства расслаивающихся металлических расплавов
5.1. Экспериментальное исследование свойств границы раздела и плотностей фаз.
5.1.1. Система РеБпБ
5.1.2. Система РеСиС.
5.1.3. Система ОаВБп
5.2. Расчеты межфазного натяжения в металлических системах.
5.2.1. Система РеБпБ
5.2.2. Система БаВБг.
6. Получение, закалка и анализ структуры металлических эмульсий
6.1. Система РеСиС
6.2. Система РеБл
6.3. Система РеБлБ.
7. Заключение..
ЛИТЕРАТУРА


Положение границ области купола расслоения в большинстве двухкомпонентных сплавов подробно изучено, имеются соответствующие этим границам термодинамические данные. Количество тройных расслаивающихся сплавов гораздо более значительно. Известно, что в большинстве случаев добавление к двум расслаивающимся компонентам третьего, неограниченно растворимого в них обоих, ведет к постепенному сужению области расслоения вплоть до полного ее исчезновения. В некоторых системах например, РеБпв подобное изменение состава сначала вызывает расширение, а затем сужение области ограниченной растворимости. Существуют системы с полностью замкнутым куполом, когда расслоение проявляется только в тройном сплаве, в то время как граничные двойные им не обладают например, система РеСиЭ1. Если ограниченная взаимная растворимость свойственна двум и более компонентам, возможно существование как одной, так и нескольких АРВьва двухфазных областей сложной формы. Несмотря на такое многообразие тройных систем, изучено из них лишь небольшое число, у большинства пригодных для эмульгирования тройных сплавов данные о составах равновесных фаз и границах области расслоения в литературе отсутствуют. Разность плотностей фаз, межфазное натяжение на границе раздела и их адгезия определяются, в основном, составом и температурой, поэтому для анализа эмульгирования, в первую очередь, необходимо иметь информацию о растворимости компонентов при температурах расслоения. Как отмечалось выше, определение положения границ областей взаимной растворимости связано с некоторыми экспериментальными трудностями. Применяемые для этого методы многообразны дифференциальный термический анализ, закалка с последующим определением составов фаз химическим анализом, а также методы, использующие измерение активностей в пределах области расслоения измерение ЭДС, давлений паров, и др. Последняя группа методов особенно сложна при применении к многокомпонентным системам, однако такие методы дают полезную информацию о термодинамических свойствах. К настоящему времени изучены различными методами границы областей ограниченной растворимости в большинстве расслаивающихся двухкомпонентных систем. В табл. Следует отметить, что в некоторых системах например, РеБп данные разных авторов сильно различаются. В отличие от двухкомпонентных, тройные сплавы с областью расслоения изучены значительно в меньшей степени, в табл. Как видно из таблицы, достаточно глубоко исследовано небольшое число таких сплавов. Для получения информации о растворимости компонентов в других системах требуется использование специальных расчетных или экспериментальных методов. Изза отсутствия необходимых реактивов и условий непосредственного определения составов равновесных фаз расплавов в данной работе основное внимание уделяется их расчетам. Таблица 2. Таблица 2. Продолжение табл. Поскольку методы расчета растворимости в нашей литературе освещены слабо, остановимся на них подробнее. Как известно , , существует связь термодинамических характеристик сплава и вида его диаграммы состояния. В бинарных системах с расслоением зависимость изменения энергии Гиббса от состава при смешении имеет характерный прогиб, отвечающий метастабильному состоянию рис. При этом на кривой АС имеется пара точек с общей касательной, соответствующих равенству химических потенциалов компонентов. При одинаковом выборе стандартного состояния для компонентов в обеих фазах равенство химических потенциалов переходит в условие попарного равенства их активностей, на зависимости активности компонента от состава появляется неоднозначный участок, на котором одно и то же значение активности может соответствовать двум разным составам. Сопоставляя такие зависимости для обоих компонентов, можно определить положение точек равновесных составов. Таким образом, по данным о термодинамических свойствах в бинарной системе можно сравнительно просто найти составы равновесных фаз. В трехкомпонентном сплаве зависимость энергии Гиббса от состава, заданного на концентрационном треугольнике, описывается поверхностью например, рис. Рассмотрим трехкомпонентный сплав 123, в котором пара 12 расслаивается, а компонент 3 свободно распределяется между ними.