ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние давления на параметры кристаллизации из "Кристаллизация металлов и сплавов под давлением " Процесс кристаллизации начинается с возникновения в жидкой фазе центров кристаллизации и последующего их роста. Кинетику фазового превращения можно оценить двумя параметрами числом центров кристаллизации (п), возникающих в единице объема за единицу времени, и линейной скоростью роста (и) кристаллов. [c.19] Согласно молекулярно-кинетической теории кристаллизации Я. И. Френкеля, М. Фольмера и В. И. Данилова самопроизвольное возникновение центров кристаллизации происходит при наличии в жидкости гетерофазных флуктуаций — небольших участков, имеющих такое же расположение молекул, как и в кристалле. [c.20] Анализ формулы (8) показывает, что уменьшение размеров критического зародыша может быть достигнуто не только за счет снижения поверхностного (межфаз-ного) натяжения а и увеличения величины переохлаждения АТ, но и за счет повышения внешнего давления dP. [c.20] Как было показано выше, начальный наклон кривых dTjdP для алюминия и его сплавов находится в пределах 5,5—3,0 ЫО-2 °С-м /МН. Следовательно, при давлении 200 МН/м возможно повышение температуры плавления на 11—6° С, т. е. значения величины переохлаждения сплава АГ и повышения его температуры плавления dT при одинаковом давлении близки между собой. [c.21] В—геометрический фактор для сферического зародыша 5 = 2. [c.21] Анализ формул (И —14) показывает, что уменьшение работы образования зародышей при самопроизвольной кристаллизации и кристаллизации на примесях, а следовательно, и увеличение числа центров кристаллизации может быть достигнуто за счет снижения поверхностного натяжения на границе расплав — кристалл, увеличения переохлаждения и прикладываемого давления. Все эти факторы приводят к увеличению скорости зарождения центров кристаллизации и способствуют образованию мелкозернистой структуры металлов и сплавов. [c.22] Горским и М. Е. Михлиным [37] исследовано влияние давления на кривые зависимостей числа центров кристаллизации п и линейной скорости их роста от температуры переохлажденного бетола, выбор которого в качестве объекта изучения обусловлен прозрачностью, что позволяет считать центры кристаллизации под микроскопом, и низкой температурой плавления. Показано, что влияние давления обусловлено изменением температуры фазового. превращения, энергии активации и поверхностной межфазной энергии на границе расплав— кристалл. При одинаковой скорости охлаждения кристаллизация при атмосферном давлении начинается при меньшем значении числа центров кристаллизации, и большем значении линейной скорости кристаллизации, что дает более крупные кристаллы. Повышение давления приводит к увеличению числа центров кристаллизации и снижению линейной скорости их роста, что и приводит к измельчению структуры. [c.22] Кривые зависимостей числа центров кристаллизации переохлажденного бетола от давления при постоянной температуре проходят через максимум (рис. 8). При температурах 10, 15 и 20° С максимум соответствует 47, 60 и 78 МН/м . С повышением температуры максимум числа центров кристаллизации смещается в сторону более высоких давлений. [c.22] — мольные объемы твердой и жидкой фаз соответственно. [c.23] На основании выполненных расчетов установлено, что наложение давления в процессе кристаллизации снижает энергию межфазного взаимодействия (поверхностное натяжение) на границе расплав — кристалл, а следовательно, и размер критического зародыша. Это в свою очередь приводит к увеличению числа центров кристаллизации. Кроме того, приложением давления можно добиться появления смачиваемости между различными фазами, если оно отсутствовало в обычных условиях. [c.24] Кроме того, повышение давления в расплаве аналогично увеличению переохлаждения и может вызвать увеличение скорости зарождения центров кристаллизации. [c.24] Считая, что зависимость температуры плавления от давления имеет прямолинейный характер (см. рис. 4), на рис. 9 схематично показано изменение Тил и границ метастабильности (7м и 7 ) от давления. [c.24] Большое значение имеет температура, при которой начинают повышаться давление и скорость его нарастания. Обычно интервал переохлаждений, в котором количество возникающих зародышей в расплаве возрастает от единиц до очень большого числа (интервал Гм—Т ), составляет для металлов несколько градусов. Это относится как к самопроизвольному зарождению центров, кристаллизации, так и к их зарождению на примесях. Поэтому, если в расплаве достигнуто переохлаждение Д7м = Гпл—7 м, при котором практически начинают возникать центры кристаллизации, или если температура расплава близка к Гм, а АГм мало, то увеличение переохлаждения на несколько градусов при помощи наложения давления на кристаллизующийся расплав может существенно увеличить число центров кристаллизации, приводя к измельчению структуры литой заготовки. [c.25] При каждой температуре расплава существует некоторый порог давления, ниже которого давление не эффективно в отношении зарождения центров кристаллизации, если влияние давления сводится главным образом к изменению скорости этого процесса за счет увеличения переохлаждения [39]. [c.25] При оптимальных температурных условиях литья повышение механического давления приводит к измельчению структуры как в периферийных (1), так и в центральных (2) участках слитков (рис. 10). Слитки диаметром 50 мм и высотой ПО мм изготовляли из латуни ЛМцАА57-3-1 в металлических формах, температура перегрева составляла 50—60° С. [c.26] С повышением давления увеличивается микротвердость как дендритов, так и эвтектических участков (рис. И), что связано с измельчением эвтектической структуры и сдвигом эвтектической точки в сторону кремния Более высокие значения микротвердости в сплавах, охлажденных со скоростью 200° С/с, свидетельствуют о высокой скорости распада твердого раствора. В сплавах, охлажденных со скоростью 10° С/с, стадия дисперсионного упрочнения пройдена, и процесс коагуляции получил значительное развитие. [c.27] В работе [5] систематизированы разные способы модифицирования структуры сплавов системы А1—Si по их влиянию на снижение диффузионной способности алюминия и кремния. Среди этих способов имеется и литье под высоким давлением (кристаллизация под высоким давлением). [c.27] Таким образом, приложение давления к кристаллизующемуся расплаву приводит к увеличению числа центров кристаллизации и, следовательно, к измельчению структуры, оказывая тем самым модифицирующее влияние на структуру металлов и сплавов. [c.27] Вернуться к основной статье