Будова рідких металів та сплавів
DOI:
https://doi.org/10.15407/steelcast2026.03.041Ключові слова:
сплав, розплав, мікронеоднорідність, моделі, будоваАнотація
В роботі представлено літературний огляд матеріалів з будови та фізико-хімічних властивостей рідких металів та сплавів. Рідкі сплави, склад яких відповідає твердим розчинам, можуть мати мікрооднорідну структуру. Одним з її компонентів є мікрообласті з координацією атомів, яка подібна вихідній кристалічній упаковці. При цьому фіксуються різного роду аномалії на температурних або концентраційних залежностях, а також з’являються перетини або екстремуми. На основі цих даних робиться висновок про структурні перебудови у розплавах, в тому числі і про руйнування мікронеоднорідностей. Відомо, що в теорії розплавів відсутній ідеальний структурний базовий елемент, на підставі якого можна побудувати модель «ідеального розплаву», і це є проблемою розвитку теорії рідкого стану однофазних і багатофазних металевих систем. Розплавлені метали та сплави складають групу металічних рідин — це велика частина класу неупорядкованих конденсованих систем. На сьогодні існуючі теорії та моделі мікронеоднорідної будови розплавів ділять на три великі групи: квазіхімічні, класторні та колоїдні. Квазіхімічна теорія враховує упорядкування атомів в металевій рідині, тобто представляється, що вірогідність атомів 1-го та 2-го сорту на одному з двох сусідніх місць різні. Кластерна теорія розглядається в мікронеоднорідній моделі металічних розплавів як мікрогрупіровка атомів, які зберігають визначений ближній порядок при взаємному їх розташуванні і які об’єднані загальним коливальним рухом всієї групіровки і в той же час наполовину зв’язаної в будь-який момент зі всією масою речовини в даному об’ємі. Колоїдна модель була сформульована для пояснення мікронеоднорідності евтектичних розплавів. Евтектичні розплави розглядались як класичні колоїдні системи з дисперсністю частинок порядку 1—10 нм. Для бінарних розплавів з евтектичним типом діаграм стану показано можливість існування метастабільних станів при плавленні такої системи. Це пов’язано з існуванням критичних розмірів зародків дисперсної фази, при якій хімічні потенціали рівні та відповідають стану нестійкої рівноваги. Для мікрогетерогенних розплавів у визначених умовах (високі температури, близькі хімічні склади фаз, що контактують між собою) характерні достатньо низькі значення міжфазного натягу, тобто може протікати диспергування включень до утворення ліофільної системи. Представлені результати показують, що значне пересичення твердих розчинів та переміщення евтектичної точки в область більшої концентрації другого компонента призводить до появи квазіевтектичної структури в сплавах заевтектичних складів, перегрупування евтектичних фаз і первинних кристалів та зміни їх морфології.
Посилання
Frenkel, Y. I. (1976). Kineticheskaya teoriya zhidkostey [Kinetic theory of liquids]. Nauka [in Russian].
Baum, B. A. (1979). Metallicheskie zhidkosti [Metallic liquids]. Nauka [in Russian].
Wilson, D. R. (1972). Struktura zhidkih metallov i splavov [The structure of liquid metals and alloys]. Metallurgiya [in Russian].
Arsentiev, P. P., & Koledov, L. A. (1976). Metallicheskie rasplavyi i ih svoystva [Metallic melts and their properties]. Metallurgiya [in Russian].
Elanskyi, G. N., & Elanskyi, D. G. (2006). Stroenie i svoystva metallicheskih rasplavov [Structure and properties of metal melts]. MGVMY [in Russian].
Ubbelode, A. (1982). Rasplavlennoe sostoyanie veschestva [Molten state of substance]. Metallurgiya [in Russian].
Kalashnikov, E. V. (1981). O sostoyanii binarnoy zhidkoy sistemyi, imeyuschey tochku evtektiki [On the state of a binary liquid system with a eutectic point]. Journal of Physical Chemistry, 55(6), 1416-1425 [in Russian].
Kalashnikov, E. V. Kontsentratsionnaya neustoychivost zhidkogo sostoyaniya binarnyih metallicheskih i poluprovodnikovyih sistem (evtekticheskie i drugie sistemyi) [Concentration instability of the liquid state of binary metallic and semiconductor systems (eutectic and other systems)]. Leningrad. Preprint 1360. USSR Academy of Sciences: Physical and Technical Institute named after I. F. Ioffe [in Russian].
Kalashnikov, E. V. (1997). Termodinamicheski neustoychivyie sostoyaniya v evtekticheskih sistemah [Thermodynamically unstable states in eutectic systems]. Journal of Technical Physics, 67(4), 7-12 [in Russian].
Popel, P. S. (2005). Metastabilnaya mikrogeterogennost rasplavov v sistemah s evtektikoy i monotektikoy i ee vliyanie na strukturu splava posle zatverdevaniya [Metastable microheterogeneity of melts in eutectic and monotectic systems and its effect on the structure of the alloy after solidification]. Melts, (1), 22-49 [in Russian].
Popel, P. S. (1985). Fazovyiy perehod ili raspad metastabilnyih agregatov [Phase transition or decay of metastable aggregates]. Izv. Vuzov. Ferrous metallurgy, (5), 34-41 [in Russian].
Tsepelev, V. S., Kanashkov, V. V., Baum, B. A. et. al. (2008). Svoystva metallicheskih rasplavov [Properties of metallic melts]. UGTU - UPY, part 1 [in Russian].
Tsepelev, V. S., Kanashkov, V. V., & Baum, B. A. (2008). Svoystva metallicheskih rasplavov [Properties of metallic melts]. UGTU - UPY, part 2 [in Russian].
Ershov, G. S., & Pozniak, L. A. (1985). Mikroneodnorodnost metallov i splavov [Microinhomogeneity of metals and alloys]. Metallurgiya [in Russian].
Salpy, I. V. (1974). Kristallizatsiya splavov [Crystallization of alloys]. Naukova dumka [in Russian].
Kozhurov, V. A. (1955). Termodinamika metallurgicheskih shlakov: statisticheskaya termodinamika ionnyih rastvorov i primenenie ee k metallurgicheskim shlakam [Thermodynamics of metallurgical slags: statistical thermodynamics of ionic solutions and its application to metallurgical slags]. Metallurgizdat [in Russian].
Vertman, A. A., & Samarin, A. M. (1969). Metodyi issledovaniya svoystv metallicheskih rasplavov [Methods of researching the properties of metallic melts]. Nauka [in Russian].
Geld, P. V., Baum, B. A., & Petrushevsky, M. S. (1973). Rasplavyi ferrosplavnogo proizvodstva [Melts of ferroalloy production]. Metallurgiya [in Russian].
Blakemore, J. (1972). Fizika tverdogo sostoyaniya: per. s angliys. [Physics of the solid state: trans. from English]. Metallurgiya [in Russian].
Ershov, G. S., & Bychkov, Y. B. (1982). Fiziko-himicheskie osnovyi ratsionalnogo legirovaniya staley i splavov [Physical and chemical foundations of rational alloying of steels and alloys]. Metallurgiya [in Russian].
Popel, S. Y., Spiridonov, M. A., & Zhukova, L. A. (1997). Atomnoe uporyadochenie v rasplavlennyih i amorfnyih metallah po dannyim elektronnografii [Atomic ordering in molten and amorphous metals according to electronography data]. UGTU — UPY [in Russian].
Klyachko, Yu. A. (1935). Opyit kolloidno-himicheskogo issledovaniya metallov [Experience of colloidal chemical research of metals]. Iz-vo Academii im. K. E. Voroshilova [in Russian].
Vertman, A. A. (1967). Mikrogeterogennost metallicheskih rasplavov i problema regulirovaniya svoystv otlivok [Microheterogeneity of metal melts and the problem of regulating the properties of castings]. Physics and chemistry of material processing, (3), 132-141 [in Russian].
Vertman, A. A., Samarin, A. M., & Yakobson, A. M. (1960). O stroenii zhidkih evtektik [On the structure of liquid eutectics]. Izvestiya AN USSR. REL Metallurgy and fuel, (3), 17-21 [in Russian].
Zalkin, V. M. (1987). Priroda evtekticheskih splavov i effekt kontaktnogo plavleniya [The nature of eutectic alloys and the effect of contact melting]. Metallurgiya [in Russian].
Zalkin, V. M. (2004). O dvuh teoriyah nachalnoy stadii kontaktnogo plavleniya [On two theories of the initial stage of contact melting]. Rasplavy, (2), 93-95 [in Russian].
Zalkin, V. M. (2005). O mikrogeterogennom stroenii evtekticheskih splavov (rastvorov) v zhidkom sostoyanii [On the microheterogeneous structure of eutectic alloys (solutions) in the liquid state]. Journal of Physical Chemistry, 79(4), 763-765 [in Russian].
Popel, P. S., & Baum, B. A. (1986). Termodinamicheskiy analiz odnoy iz prichin metallurgicheskoy nasledstvennosti [Thermodynamic analysis of one of the causes of metallurgical heredity]. Izvestiya AN USSR. Metals, (5), 47-51 [in Russian].
Popel, P. S., & Demina, E. L. (1986). Analiz protsessa vzaimnogo rastvoreniya zhidkostey s ogranichennoy smeshivaemostyu [Analysis of the process of mutual dissolution of liquids with limited miscibility]. Journal of Physical Chemistry, 60(7), 1602-1606 [in Russian].
Baum, B. A. (1984). Metallicheskie zhidkosti [Metallic liquids]. Metallurgiya [in Russian].
Brodova, I. G., Popel, P. S., & Eskin, G. I. (2002). Liquid Metal Processing: Applications to Aluminum alloys Production. Taylor Francis, London and New York. 269 p.
Brodova, I. G., Popel, P. S., Esyn, E. O. et al. (1988). Morfologicheskie osobennosti strukturyi i svoystva zaevtekticheskogo silumina [Morphological peculiarities of the structure and properties of post-eutectic silumin]. Physics of metals and metal science, 65(6), 1149-1154 [in Russian].
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
