Развитие теории и технологии процесса аморфизации на основе изучения физико-химических свойств расплавов Fe-B и Co-B

• Автор: Филонов, Михаил Рудольфович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 244 с. : ил

Содержание.
Введение.
Глава 1. Получение металлических аморфных сплавов методом сверхбыстрой закалки расплава.
1.1. Теоретические основы получения аморфных сплавов из жидкого состояния и структура аморфных металлических сплавов.
1.2. Теплофизические и гидродинамические закономерности формирования аморфной ленты методом спиннингования.
1.3. Описание вязкости расплавов с помощью статистических теорий и модельных представлений.
Глава 2. Вязкость, плотность и поверхностное натяжение расплавов Fe-B и Со-В.
Глава 3. Выбор технологических параметров процесса спиннингования на основе базы данных физико-химических свойств расплавов.
3.1. Роль физических свойств расплавов в технологии спиннингования.
3.2. Определение технологических температур процесса спиннингования.
3.3. Оптимизация технологических режимов выплавки шихтовых материалов.
3.4. Разработка и внедрение новых керамических огнеупорных материалов и изделий.
Глава 4. Плотность сплавов Fe-B и Со-В в жидком, аморфном и кристаллическом состоянии.
4.1. Политермы плотности сплавов в аморфном и кристаллическом состояниях.
4.2. Плотность сплавов в жидком и кристаллическом состоянии.
4.3. Плотность аморфизирующихся сплавов в интервале температур от 20 до 1400 °С.
Глава 5. Модель стеклования сплавов на основе Fe-B и Со-В.
5.1. Особенности процесса кристаллизации расплавов Fe-B и Со-В.
5.2. Расчет критического радиуса кристаллического зародыша.
5.3. Расчет критической скорости охлаждения.
5.4. Выбор состава аморфизирующегося сплава на примере системы Fe-Ni-Si-B и (CoFe)-Si-B.
Глава 6. Теоретическое обоснование разработки технологических режимов выплавки и разливки промышленных аморфных сплавов.
Заключение.
Общие выводы.
Литература.
Приложения.

ВВЕДЕНИЕ.
Получение аморфных металлических сплавов в лабораторных условиях началось в 60 - е годы. Было разработано большое количество технологических схем получения аморфных сплавов и чистых металлов из жидкой, газовой и кристаллической фаз. На первых этапах ставилась задача по аморфизации как можно большего количества металлических систем и исследования их структурных особенностей. Обе задачи определялись чисто научным интересом, а цели исследований можно сформулировать в общем виде следующим образом: 1. Определить классы металлических систем, которые можно перевести в аморфное состояние. 2. Описать с позиций неравновесной термодинамики аморфное состояние. 3. Определить термодинамические условия и кинетику процесса перехода жидкость - аморфная фаза, аморфная фаза -кристаллическое состояние. К сожалению в удовлетворительном объеме ни одна из поставленных целей к настоящему времени не достигнута.
К середине 70 - х годов был накоплен огромный экспериментальный материал по получению металлических систем в аморфном состоянии, довольно полно исследованы физические свойства аморфных сплавов, появилась обширная литература по изучению их структурных особенностей на базе рентгеновской и нейтронной дифрактоскопии, ЯМР, электронной микроскопии и т. д. Именно изучение физических свойств аморфных сплавов дало толчок их широкому внедрению в различных областях техники. В первую очередь был установлен класс систем, которые в аморфном состоянии обладают рядом уникальных служебных свойств; это сплавы на основе железа, кобальта, никеля, легированные бором и кремнием, которые в аморфном состоянии являются магнитомягкими материалами. При этом магнитные
характеристики этих сплавов в аморфном состоянии зачастую превосходят таковые у традиционных кристаллических сплавов, а механические свойства значительно выше. В промышленном производстве была отработана технологическая схема
спиннингования расплава на вращающийся барабан-холодильник, позволяющая получать аморфные сплавы в виде тонкой ленты в достаточно больших объемах. Полученная аморфная лента практически сразу пригодна (после соответствующей
термообработки) для изготовления приборов и агрегатов (соленоидов,
трансформаторов, магнитопроводов, магнитных экранов и т. д.).

0 = 2^

Bn l + ~Y + sinpncospn

(1.2.30)
X COSfIn • X +

• sinpn -x -e ^n'T;
Значения |in определяются из соотношения:
(Bi0 + Bi,)- un
(1.2.31)
Из полученных соотношений можно построить график-профиль температур, но, учитывая приближенность в постановке данной задачи и всего рассмотрения, проанализируем только распределение средней по ленте температуры от границы жидкой зоны по направлению вращения барабана. Для этого надо оценить только временную компоненту.
Учитывая малость Big и Bii, а также Big» Bi j из (1.2.31) получим:
Проведя усреднение по толщине ленты, подставив (1.2.32) в (1.2.30) и приравняв имеем:
Вп . —/Big mm
(1.2.32)

(1.2.33)
Или, подставив используемые значения:
Тср= 1200-е
.-0,44I02z.
(1.2.34)
Жидкая зона - это зона, в которой приповерхностный слой вплоть до толщины, равной толщине ленты. Поэтому длину жидкой зоны можно определить из формулы /83/: