Расслоение расплавов Pb–Bi различного состава в стеклянных капиллярах

Н. П. Углев, Н. C. Бусов

АННОТАЦИЯ

Проведены исследования процесса расслоения бинарных металлических расплавов в стеклянных капиллярах во всем концентрационном диапазоне системы свинец–висмут. Показано наличие корреляции результатов расслоения с видом диаграммы состояния, а также с другими физико-химическими свойствами расплавов системы. Результаты эксперимента подтверждают отсутствие механизма расслоения, основанного на эффекте Марангони–Гиббса. Экспериментально показано отсутствие расслоения изотопов галлия в жидком металле при условиях, соответствующим эксперименту с расплавами свинец–висмут. Это однозначно подтверждает не только отсутствие объемного механизма расслоения, связанного с движением отдельных атомов, но и указывает на механизм, связанный с образованием структур из атомов компонентов, имеющих различную плотность и различный химический потенциал в гравитационном поле. Сравнение с динамикой расслоения расплавов свинец–олово указывает на отсутствие механического сопротивления в этом процессе, что подтверждает предложенный ранее механизм переноса компонентов по межфазному пространству между расплавом и стенкой капилляра атомами, находящимися в состоянии двумерного сверхтекучего газа.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

металлический расплав, расслоение в капилляре, кластер, барометрическое распределения, расплавы Pb–Bi, корреляция расслоения, расслоение изотопов.

Термические свойства прекурсоров для магнитотвердого материала системы Fe–Cr–Co

Л. Б. Ведмидь, А. Г. Меркушев, Е. В. Никитина, Р. А. Иванов

АННОТАЦИЯ

При одноэтапном линейном отжиге до температуры 1450°С в системах Fe–Co и Fe–Cr образуются твердые растворы кобальта и хрома, соответственно, в железе.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

сплав, прекурсор, магнитотвердый материал, фазообразование, термический анализ.

Экспериментальная оценка особенностей взаимодействия оксидов титана и гадолиния с алюминием

Л. Б. Ведмидь, Е. М. Жилина, С. А. Красиков, А. Г. Меркушев

АННОТАЦИЯ

Теоретическая и экспериментальная оценка процессов алюминотермического восстановления титана и гадолиния из оксидов позволила установить последовательность образования соединений в системе Al–TiO2–Gd2O3. Отмечено, что восстановление является двухстадийным, протекает через стадию образования монооксида титана, с последующим выделением интерметаллидов Al3Ti и GdAl2.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

титановый сплав, алюминотермическое восстановление, фазообразование, гадолиний, интерметаллические соединения.

Модифицирующий эффект наночастиц оксида циркония при электродуговой сварке

А. Б. Финкельштейн, В. В. Карташев, М. В. Фоминых, Э. И. Денисова, А. В. Березовский

АННОТАЦИЯ

Исследована структура металла шва, выполненного сваркой под флюсом порошковой проволокой с добавкой в ее шихту 0.3% наночастиц оксида циркония чешуйчатой морфологии. Структура шва представляет игольчатый феррит. Это может говорить, о том, что диссоциация оксида циркония в электрической дуге не является препятствием для модифицирующего эффекта, проявляющегося как в протекании взаимодействия циркония с кислородом, так и в поверхностной активности циркония в кристаллизующемся расплаве на основе железа. Оксид циркония, таким образом, является модификатором одновременно первого и второго рода для кристаллизующегося металла шва. Избыточный кислород, предположительно, и формирует в шве отдельные поры диаметром менее 1 мкм, которые, тем не менее, не оказывают существенного влияния на механические свойства сварного шва. Практический результат: полученные данные будут использованы при разработке электродных материалов для сварки трубных сталей.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

электродуговая сварка, наночастицы, оксид циркония, модифицирование, игольчатый феррит.

О характере движения атомов в металлических расплавах

Н. П. Углев, С. Н. Углев

АННОТАЦИЯ

В работе проведен анализ экспериментов по расслоению металлических расплавов в наклонных зигзагообразных капиллярах, имеющих механический потенциальный барьер, предотвращающий сквозное движение кластеров или микрокристаллов металлов, в сравнении с аналогичными процессами в прямом наклонном капилляре. Показано, что при переходе к сложному капилляру, обладающему потенциальным барьером большей высоты, проникновение отдельных атомов через барьер практически полностью прекращается. Сравнительный анализ скоростей процессов капиллярного расслоения и диффузии, а также влияния на них температуры, выполненный в рамках предложенной ранее модели жидкого металла в виде ультра-коллоидной системы твердых частиц, разделенных моноатомным слоем сверхтекучих атомов, в совокупности с результатами других экспериментов, позволяет сделать вывод об отсутствии непрерывных механических колебаний атомов в поле сил потенциалов взаимодействия. Система частиц, как в твердом, так и в жидком состояниях, представляет собой вырожденный Бозе-конденсат. Предложены механизмы накопления энергии и плавления в подобной системе, а также процессов диффузии и капиллярного расслоения в металлических расплавах.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

расслоение, наклонный капилляр, зигзагообразный капилляр, спиральный капилляр, металлический расплав, барометрическое распределение, диффузия, сверхтекучесть в расплавах.

Термодинамическое моделирование расплавов полупроводниковых систем AIII–BV

Н. И. Ильиных, И. А. Малкова

АННОТАЦИЯ

В настоящей работе с использованием методики термодинамического моделирования и программного комплекса TERRA проведено исследование равновесного состава и термодинамических характеристик бинарных расплавов Ga–Sb, Al–Sb, In⎯Sb в широком интервале температур и составов. Проведено исследование температурных зависимостей парциальных давлений компонентов газовой фазы, образующейся над расплавами системы АIIIBV, где AIII – Ga, In, Al; BV – Sb. Построены концентрационные зависимости содержания активностей компонентов, парциальных и интегральных характеристик смешения расплавов. Показано, что для всех исследованных расплавов наблюдаются большие отрицательные отклонения от закона Рауля. Этот факт обусловлен наличием ассоциатов и свидетельствует о сильном взаимодействии между компонентами расплава. Построены температурные зависимости логарифмов парциальных давлений компонентов газовой фазы. Показано, что для компонентов газовой фазы, образующейся над расплавами Ga–Sb, Al–Sb, In–Sb, эти зависимости являются линейными.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

полупроводниковые материалы, галлий, сурьма, алюминий, индий, термодинамическое моделирование, расплав, газовая фаза, свойства.

Influence of the correction to the Wills–Harrison approach on the thermodynamics of liquid Co–Ni alloy

N. E. Dubinin

АННОТАЦИЯ

The Helmholtz free energy of mixing for the liquid equiatomic Co–Ni alloy is calculated near its melting temperature in the framework of the modified Wills–Harrison model (Dubinin N.E, J. Phys.: Conf. Series, 2012, 338, 012004) at different values of the probability that not only diagonal couplings between d states of neighboring atoms are possible in transition-metal. It is found that an account of non-diagonal d–d couplings leads to an improvement of theoretical results for thermodynamic properties of liquid transition-metal binary alloys.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

Wills–Harrison approach, d–d coupling, variational method, liquid transition metal alloy, Helmholtz free energy of mixing.

The first-principle pseudopotential calculations of alkali-alkali liquid alloys thermodynamics

V. A. Krashaninin, N. E. Dubinin

АННОТАЦИЯ

Concentration dependencies of the Helmholtz free energy of mixing are calculated for liquid Li–Rb, K–Rb and Li–Na alloys at different temperatures by using the variational method of the thermodynamic perturbation theory and the first-principle pseudopotential with the true wave functions instead of the pseudo-wave ones employed for calculation the screening potential. An excellent agreement with the experimental phase diagram is achieved in description of the phase separation in Li–Rb alloy. The ideal mixing in K–Rb alloy and the phase-separation tendency in Li–Na alloy are obtained only at temperatures that are higher than ones observed experimentally.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

variational method, first-principle pseudopotential, liquid binary metal alloy, Helmholtz free energy of mixing.

Анализ кинетики зародышеобразования и массовой кристаллизации переохлажденного расплава в соответствии с термограммами плавкости

В. Д. Александров, А. П. Зозуля, А. Ю. Соболев

АННОТАЦИЯ

На основании информации, получаемой при расшифровке термограмм нагревания и охлаждения простых веществ, получила свое дальнейшее развитие кластерно-коагуляционная модель кристаллизации переохлажденных расплавов. Подробно описаны три последовательных этапа затвердевания: зародышеобразование, коагуляция зародышей и изотермическая докристаллизация. Предложены уравнения для расчета различных кинетических и термодинамических параметров кристаллизации (температура и энтальпия плавления и кристаллизации, инкубационный период зарождения новой фазы, степень предкристаллизационного переохлаждения, время и скорость взрывной кристаллизации, время и скорости фазовых превращений и пр.). С использованием найденных по термограммам характеристик процесса кристаллизации рассчитаны критические размеры зародышей кристаллов и работы их образования, степени кристалличности, константы зародышеобразования и параметры Аврами, энергии коагуляции зародышей, константы изотермической докристаллизации и др.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

кристаллизация, плавление, зародышеобразование, термический анализ, термограмма, переохлаждение, олово.

DOI: 10.7868/S023501061803012X

Идентификация состояний процессов на жидких катодах в потенциостатическом режиме на основе семантических диаграммных моделей

Смирнов Г.Б., Маркина С.Э., Томашевич В.Г.

АННОТАЦИЯ:

Рассмотрена методика построения семантических диаграммных моделей процесса электролиза на жидком катоде в солевом галоидном расплаве в потенциостатическом режиме, предназначенных для идентификации статических состояний этой системы, соответствующих определенной комбинации протекающих процессов на электроде, а так же в объемах солевой и жидкометаллической фазы. Приведены примеры разряда металла одной валентности и поливалентного металла.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

галоидные расплавы, потенциостатический электролиз, жидкий катод, семантическая диаграммная модель, идентификация состояний