Формирование структуры металла при кристаллизации
Формирование структуры металла при кристаллизацииФормирование структуры металлов и сплавов
=== Скачать файл ===
Известные представления о формировании структуры при кристаллизации металлов и сплавов опираются на работу Таммана \\\\\\\\\\\\[1\\\\\\\\\\\\], где показано, что при малых значениях переохлаждения число центров кристаллизации незначительно, а скорость роста кристаллов достаточно велика. В этих условиях формируется крупнозернистая структура металла. При больших значениях переохлаждения, образуются большое число центров кристаллизации, и при малой скорости роста кристаллов формируется мелкозернистая структура. Это связано с неопределенностью понятий поверхность раздела фаз и центр кристаллизации при направленном затвердевании. В литературе \\\\\\\\\\\\[2\\\\\\\\\\\\] приведены сведения о строении границы раздела фаз, которые обозначены, как диффузная и атомно-гладкая поверхности. Энергетически выгодным предполагается диффузная граница раздела фаз, где переход атомов от жидкой фазы к твердой происходит на протяжении нескольких атомных слоев. В пределах этой границы степень упорядоченности атомов возрастает по мере приближения к полностью кристаллической области. Переход атома из жидкой в твердую фазу считается завершенным, когда атом закрепляется в узле кристаллической решетки. Поверхность раздела между атомами твердой и жидкой фаз является условной и неплоской. При атомно-гладкой поверхности раздела фаз переход атомов из жидкой в твердую фазу должен произойти в области толщиной в один атомный слой. Подобный переход атома жидкой фазы в твердую считается энергетически затратным, поэтому предлагается модель атомно-гладкой поверхности со ступенькой, имеющей излом. В случае диффузной границы раздела фаз полагают , что на твердой поверхности достаточно энергетически выгодных мест для присоединения атомов жидкой фазы. В этом случае поверхность раздела продвигается в жидкую фазу непрерывно. Для атомно-гладкой поверхности поступательное движение границы слагается из перемещений ступенек, происходящих вдоль поверхности раздела. В представленных моделях не учитывается электронное строение поверхности раздела фаз, что уменьшает возможность корректного описания процесса кристаллизации. Тогда поверхность твердой фазы, представляет из себя атомы, связанные с решеткой, но имеющие свободные p, d и f-электроны со стороны жидкой фазы. Причем p, d и f-электроны соседних атомов на поверхности твердой фазы ориентированы таким образом, чтобы их спины были антипараллельны рис. Подобное условие налагается и к сопряженным атомам жидкой фазы. Однако в начальный момент поверхность жидкой фазы не когерентна с твердой, поэтому необходимо различать две поверхности на межфазной границе. Поверхность твердой фазы более консервативна по отношению к жидкой и обозначена, как матричная. Атомы жидкой фазы имеют большую подвижность, по сравнению с поверхностными атомами твердой фазы и здесь следует ожидать развития сопряженной поверхности жидкой фазы. В отличие от матричной поверхности назовем ее поверхностью отклика. Упорядочивание поверхности отклика вероятно происходит в несколько стадий. В начальной стадии поверхности матрицы и отклика не когерентны рис. Развитие поверхности отклика заключается в спиновом упорядочивании атомов жидкой фазы. Таким образом, на начальной стадии упорядочивания атомы, находящиеся на поверхности отклика должны обеспечить ориентацию спинов, требуемую матрице. При кристаллизации мы имеем колебательную систему, состоящую из трех элементов. Твердое тело с наименьшей температурой, амплитудой и периодом колебаний. Граница раздела фаз с наибольшей амплитудой и частотой колебаний. Жидкая фаза со средней амплитудой и частотой. Между частями системы осуществляется обмен энергией. В связи с тем, что колебания атомов при кристаллизации происходят при звуковых частотах, вероятней всего, передача энергии носит дискретный характер, соответствующий фононным взаимодействиям. Исходя из дискретного характера обмена энергией в работе \\\\\\\\\\\\[4\\\\\\\\\\\\] предложена термодинамическая модель периодической кристаллизации, где угловая частота перемещения межфазной поверхности зависит от удельного значения потенциала Гиббса. Выражение, описывающее скорость кристаллизации V , имеет вид:. Структура изобарного потенциала представлена выражением. Выражение 1 использовано для построения фазовых траекторий, описывающих процесс кристаллизации модельного сплава рис. Фазовый портрет процесса кристаллизации построен по методике, описанной в литературе \\\\\\\\\\\\[4\\\\\\\\\\\\] и включает два типа траекторий. При этом процесс кристаллизации становится неустойчивым и описывается незамкнутыми убегающими фазовыми траекториями \\\\\\\\\\\\[5, 6, 7\\\\\\\\\\\\]. Таким образом, фазовый портрет процесса кристаллизации указывает на то, что выделение скрытой теплоты кристаллизации, упорядочивание структуры, перераспределение в системе вещества, образование новых поверхностей приводят к неравномерному распределению свободной энергии. Отметим, что существует определенный диапазон значений от минимума центр до максимума седло потенциала Гиббса, в котором процесс кристаллизации протекает устойчиво. Применительно к реальному строению металлов и сплавов следует отметить, что на различных уровнях структуры имеют место аналогичные округлые формообразования зерна, блоки и др. Анализ фазового портрета процесса кристаллизации показывает, что наличие в затвердевающем металле центров с минимумом свободной энергии, совпадение межосевого расстояния кристаллитов с периодом их роста позволяет предположить, что эти точки могут быть центрами кристаллизации для отливок с направленным затвердеванием и сварных швов. Здесь, равновероятным является как затвердевание, так и плавление. Электронное строение поверхности раздела фаз налагает условие кооперативного упорядочивания атомов жидкой фазы перед их переходом в твердую фазу. Периодичность процесса кристаллизации обусловлена необходимостью упорядочивания атомов жидкой фазы и особенностями обмена энергией между поверхностью раздела и фазами. Анализ фазового портрета термодинамической модели периодической кристаллизации показал, что затвердевание структур округлой формы начинается от центров с минимальной свободной энергией и устойчиво до точек бифуркации, располагающихся по сфере или границам зерен, где в силу максимального значения свободной энергии и неустойчивого равновесия равновероятно плавление или затвердевание. Журнал издается с года. В журнале публикуются научные обзоры, статьи проблемного и научно-практического характера. Журнал представлен в Научной электронной библиотеке. Номерам журналов и публикациям присваивается DOI Digital object identifier. Выбрать язык Русский English. О журнале Редакционная этика Экспертный совет Выпуски. Подписка Поиск Заказ Правила для авторов. Информация о статье Журнал. Рассмотрено формирование структуры металлов и сплавов при периодической кристаллизации. Подобный переход атома жидкой фазы в твердую считается энергетически затратным. В случае диффузной границы раздела фаз полагают, что на твердой поверхности достаточно энергетически выгодных мест для присоединения атомов жидкой фазы. Статья в формате PDF. Электронное строение и термодинамика сплавов железа. Издание научной и учебно-методической литературы ISBN РИНЦ DOI. Сочи, октября Приглашаем авторов представить свои издания в экспозиции на Московскую международную книжную выставку. Москва, сентября РЕЦЕНЗИИ и ОТЗЫВЫ кандидатов и докторов наук на статьи, авторефераты, диссертации, монографии, учебники, учебные пособия. Служба технической поддержки — support rae. Ответственный секретарь журнала Бизенкова М.
Расписание автобус воронеж луганск
Где заказать дешевое платье длинное
Проблема исторического факта в методологии исторической науки
Ростов на дону ласточка расписание
Расписание автобусов ковров 2016
Постройте график функции у sin x 3