Растекание расплавов на основе алюминия по поверхности твердых тел и особенности микроструктуры закристаллизованных материалов

• Автор: Витюнин, Максим Александрович
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Содержание

Глава 1. Обзор литературы. Постановка задач и выбор объектов исследования

1.1. Закономерности смачивания поверхности твердого металла металлическим расплавом и кинетика растекания.
1.2. Поверхностные явления на границе твердый метал лметаллический расплав в процессах смачивания и растекания

1.3. Цель и задачи исследования

Глава 2. Методика эксперимента.

2.1. Методика изучения взаимодействия поверхности твердых тел с металлическими расплавами посредством измерения характеристик смачивания и растекания.
2.2. Методы изучения структуры твердых образцов, полученных при взаимодействии поверхности твердых тел с металлическими расплавами.

2.3.Исходные материалы и аттестация образцов.

Глава 3. Результаты экспериментального изучения взаимодействия поверхности металлических подложек е расплавами на основе алюминия и структур диффузионных слоев.

3.1. Растекание расплавов А1 по стали СтЗ и структура диффузионных слоев

3.2. Растекание расплавов А1 по меди
3.3. Растекание расплавов на основе алюминия по стали СтЗ и структура диффузионных слоев.
Основные результаты и выводы.
Глава 4. Результаты экспериментального изучения взаимодействия поверхности подложек из вЮ с расплавами на основе алюминия .
4.1. Смачивание БЮ расплавами А1.
4.2.Смачивание ЭЮ жидкими сплавами алюминия с титаном, кремнием и цирконием.
Основные результаты и выводы.
Глава 5. Результаты экспериментального изучения взаимодействия поверхности графита с расплавами РеСи и структур переходных
5.1 .Смачивание графита расплавами РеСи
5.2. Микроструктура образцов БсСиС, полученных в результате контактного легирования расплавов БеСи углеродом
Основные результаты и выводы.
Глава 6. Результаты теоретического изучения взаимодействия поверхности твердых тел с металлическими расплавами
6.1. Растворение твердых металлов в металлических расплавах
6.2. Самопроизвольное диспергирование твердых металлов при контакте с металлическими расплавами
Основные результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Измерения краевых углов и диаметров пятна смоченной поверхности проведены в лаборатории физической химии ГУ Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук, металлографические исследования выполнены в Центре электронной микроскопии и в лаборатории цветных сплавов ГУ Институт физики металлов Уральского отделения Российской академии наук. В постановке и решении ряда задач и обсуждениях принимали участие к. В.П. Ченцов и д. И.Г. Бродова. Проведено экспериментальное изучение температурных и временных зависимостей угла смачивания и диаметра пятна смоченной поверхности при растекании расплавов на основе алюминия по подложкам из стали и меди угла смачивания расплавами на основе алюминия подложек из карбида кремния, расплавами БеСи подложек из графита. Исследована микроструктура диффузионных слоев, образующихся при растекании расплавов на основе алюминия по стали СтЗ и структура образцов БсСиС, полученных методом контактного легирования расплавов БеСи углеродом. Проведен теоретический расчет времени растворения твердых металлов в расплаве алюминия. Выполнен теоретический анализ условий самопроизвольного диспергирования твердых металлов при контакте с металлическими расплавами. Глава 1. Обзор литературы. В данной главе проведен обзор современных физикохимических представлений о взаимодействии поверхности твердых тел с металлическими расплавами при растекании, когда происходит интенсивное растворение твердого тела в металлической жидкости. Проанализирована роль поверхностных явлений на границе твердый металлметаллический расплав в процессе растекания. На основании анализа литературных данных сформулированы цель и задачи работы, выбраны объекты исследования. Описанию растекания жидких металлов по поверхности твердых тел посвящен ряд обзоров и монографий 1, 2, 3, отражающих определенные успехи в развитии теоретических представлений и экспериментальном изучении закономерностей этого явления. Изучено влияние на кинетику растекания массы, времени, температуры, электрического и магнитного полей. Рассмотрим основные кинетические закономерности растекания в металлических системах без образования и с образованием промежуточных фаз. Д сг СГТ. ТЖ ТЖГ СТТ. УУк2аж. В системе с химическим взаимодействием компонентов межфазиые энергии изменяются со временем. Движущей силой переноса массы является разность химического потенциала компонента Д в сосуществующих фазах. Основной вклад в создание движущей силы процесса растекания вносит изменение величины сгтж. Уменьшение ТТА вследствие массопереноса происходит до тех пор, пока не изменится природа контактирующих фаз. Образование фазы промежуточного соединения иной химической природы приводит к новому соотношению поверхностных энергий на межфазных границах, так как вместо границы раздела твердый металлжидкий металл образуется граница раздела интерметаллиджидкий металл. Дсгд т1Т сгд1Ж сгжг собОд 0 1. Д означает динамические, т. Скорость растекания, его макрокинетика определяются соотношением между изменяющимися во времени силами сопротивления и движущей силой процесса. Сопротивление растеканию слагается из сопротивления у периметра смачивания и в объеме растекающейся жидкости. В зависимости от того, на преодоление какого сопротивления в основном затрачивается тянущее усилие на той или иной стадии процесса, различают режимы растекания инерционный , вязкий 5. Вязкий режим растекания под действием только силы, обусловленной смещением центра тяжести растекающейся жидкости, называется режимом свободного растекания 6. Режим растекания, лимитируемый силами сопротивления в объеме жидкости инерции и вязкого трения в объеме жидкости, называют гидродинамическим. АГ г, где К константа скорости растекания. Переход от одного режима к другому происходит скачкообразно в весьма малом интервале изменений движущей силы, не учитывается влияние физикохимических факторов на скорость растекания, т. Но и в таком случае для выяснения режима растекания следует принимать во внимание зависимость скорости от времени, вязкость и массу расплава.