facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Page translation
 

ЛАВИННЫЙ ЭФФЕКТ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ТОНКИХ МЕТАЛЛОПОТОКОВ

ЛАВИННЫЙ ЭФФЕКТ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ТОНКИХ МЕТАЛЛОПОТОКОВ
Vykhodets Aleksander, associate professor, candidate of technical sciences, associate professor

Odessa National University named after I.I Mechnikov, Ukraine

Championship participant: the National Research Analytics Championship - "Ukraine";

УДК 669.017.3^548

  

В статье автор рассматривает некоторые проблемы  лавинного эффекта кристаллизации  тонких металлопотоков сечением 5-10 мм2    на основании полученного уравнения конвективной диффузии для железоуглеродистого расплава при остывнии в промежутке  T1>T2

Ключевые слова:затвердевание, диффузия , менеджмент, металлопоток , расплав    результат,    уравнение  эксперимент,эффект

In the article the author examines some of the problems avalanche effect crystallization of thin metallophoto section 5-10 mm2 on the basis of the equation of convective diffusion for iron-carbon melt when actyvniy in the interval T1 >T2

Keywords: diffusion , management, metal thread ,  melt   result of  equation experiment

    

Как известно, на границе с растущим кристаллом происходит отталкивание примеси из-за различия в скоростях диффузии компонентов расплава. Однако, наличие перемешивания может это определенным образом изменить.

Зерна, растущие в расплаве можно разбить на две принципиальные группы - равноосные и дендритообразные. С некоторым приближением характер их формы можно рассматривать как следствие изменения температуры.

Представим, что вероятность образования кристалла неправильной формы больше, чем правильной формы, так как уже простейшая группировка из двух атомов уже представляет собой неправильную форму. Под неправильной формой кристаллическом агрегации будем в дальнейшем понимать вытянутость в каком-то направлении. Если рассматривать точку на условном конце такой агрегации, окруженной жидкой фазой, то условия теплопроводности, или иными словами - переохлаждения, в разные стороны будут различны. Если сравнить уравнения кристаллизации [4] , которые описывают температурные поля твердой и жидкой фаз, то видно, что температуратвердого тела, из-за худшей теплопроводности, выше, чем в подвижной жидкости,

При этом, следует им еть в виду что К > y.

Определяя переохлаждение какΔT= TTo, получим

а)для расплава

                                                                                                                     (1)

б)для кристаллических агрегаций

                                                                                                                                          (2)

Таким образом, характер формы зерна зависит от соотношения

                                                                                                                                 (3)

Если то скорость кристаллизации вдоль твердой фазы, согласно выражения (3), будет превышать скорость кристаллизации в поперечном направлении, что приведет к образованию дендритообразного кристалла. Чем ближе к единице значение , тем более реальными становятся условия образования равноосного зерна.

Таким образом, стремление к росту дендрита увеличивается по мере уменьшения степени турбулизации потока, и уменьшается по мере роста длины включений. При этом, чем меньше глубина потока, тем интенсивнее рост кристаллов удлиненной формы.

Косвенным подтверждением логичности этого анализа является то, что коэффициент диффузии увеличивается с ростом температуры, следовательно, условия массоподачи вещества на торце растущей кристаллической агрегации будут несколько лучше.

Анализ параметров, составляющих условие (2) показывает, что образование формы агрегации происходит пульсационно, так как с увеличением δменяется величина , то есть, имеет место, также, поперечный рост новообразования. При этом, нет оснований поверхность растущей агрегации рассматривать как гладкую. Микрогетерогенность сложных железоуглеродистых расплавов приводит к появлению различных микронеровностей. Всякое сочетание неровностей можно рассматривать как выпуклость, а каждую выпуклость - как растущий на подложке микрокристалл, законы образования формы которого находятся в соответствии с (3). Следовательно, если близко к единице, то следует ожидать образования ячеистой Морфологической картины поверхности раздела агрегация-расплав. Если >1, то структура будет полосчатой, так как торцы агрегаций будут являться отдельными поверхностями роста, через которые и будет осуществляться увеличение; всей агрегации. Наряду с этим, рост торцевых поверхностей приведет к появлению застойных зон между ними. Эти застойные зоны, лишенные массоподачи в полном объеме, будут образовывать микрорыхлоты, соединение линий которых вдоль агрегаций следует рассматривать как проявление слоистого строения.

Как известно, процесс затвердевания реального расплава происходит во множестве точек объема одновременно. Соприкасание растущих зерен приводит к искажению их формы и измельчению размеров. По этому условия перемешивания такого сплава имеют не только качественное, но и количественное различие, так как прежде всего меняется количество центров кристаллизации, возрастает значение коэффициента, в данном случае, турбулентной диффузии. Наряду с этим, размешивание сплава устраняет концентрационные флуктуации в предельном случае микротурбулентной гетерогенности.

В процессе затвердевания имеет место не только рост зерен, но и слияние их, и дробление, все это в совокупности является исключительно сложным, так как обусловлено термическими напряжениями и градиентом концентраций, как источником дислокаций. Важной стороной процесса затвердевания является лавинный эффект, когда образование одного зерна вызывает лавинообразным рост зародышей и зерен. При этом, существенное значение имеют размеры затвердевающего объема, как регулятора условий отвода тепла. В связи с этим, размер зерна будет тем большим, чем больше выдержка при повышенной температуре.

Определение размера агрегации при помощи полученных зависимостей является удовлетворительным в случае объемного затвердевания, когда образуются равноосные зерна, величиной 10-3...10-5 см. Но что касается затвердевания слоев, лежащих выше плоскости, пограничной с поверхностью теплоотдачи, то в этом случае необходимо учитывать передвижение фронта кристаллизации, положение которого определяется температурным полем. Однако, температурное поле затвердевающего расплава следует характеризовать как нестационарное.

 

Литература:

1.Общий и специальный менеджмент Под ред.. Гапоненко А.Л,Панкрухина А.П. – М.,Изд.РАГС,-2001,-568 с.

2.Пригожин А.И.Нововведения:стимулы и препятствия.-М.,Изд. Полит. Лит.,-1989,-550 с.

3. Левич.В.Г. Физико-химическая гидолдинамика.М., Физматгиз,-1959, 640 с.

4.Выходец А.М.Уравнение конвективной диффузии для медленгного потока метала.-Изв. Вузов. Черная металургія. 1971,-№5,-С.162-165.

0
Your rating: None Average: 8.5 (2 votes)
Comments: 2

Elena Artamonova

Статья-актуальна, так как посвящена лавинной кристаллизации, значительным образом отличающейся от классических методов роста кристаллов. Она свойственна в применении к широкому классу веществ различной природы, а преимуществом данного метода кристаллизации является высокая скорость. Однако до сих пор не все стороны явления изучены, что связано со сложностями и математического описания, и экспериментальным определением параметров кинетики процесса. Дальнейших творческих успехов, уважаемый Александр Михайлович!

Simonian Geworg

Дорогой Александр Выходец! Хорошая физико-химическая статья в области твердых растворов. Моя оценка восемь. Вы тоже можете оценить мой доклад. С уважением к.х.н. Геворг Саркисович.
Comments: 2

Elena Artamonova

Статья-актуальна, так как посвящена лавинной кристаллизации, значительным образом отличающейся от классических методов роста кристаллов. Она свойственна в применении к широкому классу веществ различной природы, а преимуществом данного метода кристаллизации является высокая скорость. Однако до сих пор не все стороны явления изучены, что связано со сложностями и математического описания, и экспериментальным определением параметров кинетики процесса. Дальнейших творческих успехов, уважаемый Александр Михайлович!

Simonian Geworg

Дорогой Александр Выходец! Хорошая физико-химическая статья в области твердых растворов. Моя оценка восемь. Вы тоже можете оценить мой доклад. С уважением к.х.н. Геворг Саркисович.
PARTNERS
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.