Н.П. Углев, Н.С. Бусов, С.Н. Углев.
АННОТАЦИЯ
Основной целью работы является уточнение механизма диффузии в расплавах и связи его с механизмом расслоения металлов в капиллярах. При расслоении бинарного расплава в капилляре при заданной температуре за 1–2 часа устанавливается устойчивое равновесное распределение концентрации компонентов по его высоте, которое далее уже не изменяется. В ряде работ показано, что это распределение связано с барометрическим распределением кластеров компонентов определенного размера в гравитационном поле планеты, сильно зависящее от температуры. При повышении температуры глубина расслоения уменьшается. Очевидно, что при наличии градиентов концентрации внутри капилляра существуют и диффузионные потоки обоих компонентов, направленные против процесса расслоения, поэтому достигаемое равновесное состояние, вероятно, является стационарным. Проверка этого предположения выполнена в эксперименте, заключающемся в создании специальных условий в капилляре с расплавом, при которых исключается процесс расслоения, но условия для диффузии остаются неизменными. Для этого капилляры с расплавом Sn + 40 мас. % Pb после достижения равновесия нагревали до более высокой температуры. В эксперименте исследовали динамику перехода концентрационной кривой по высоте капилляра к новому состоянию равновесия. Результаты эксперимента подтвердили, что в состоянии стационарного равновесия одновременно протекают оба процесса: диффузионное выравнивание концентрации и расслоение, направленные в противоположные стороны. Результаты обработки экспериментальных данных на основе математической модели процесса расслоения, основанной на представлении о движении компонентов в виде одноатомной пленки, позволяют предположить, что процесс диффузии также протекает по механизму течения компонентов в виде пленки между кластерами расплава. Это указывает на единый носитель этих процессов. Методика проведения эксперимента и обработки экспериментальных данных дополнительно позволила определить коэффициент диффузии свинца в олове, соответствующий литературным данным, в связи с чем данный способ может быть рекомендован для практического применения.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
расслоение металлов, расслоение в капиллярах, барометрическое распределение кластеров, уравнение Ландау, обратное расслоение металлов, коэффициент диффузии, поверхностный механизм расслоения, единый носитель.
DOI: 10.31857/S0235010621020080