Вплив температури перегріву металевих розтопів на переохолодження їх перед кристалізацією
А. С. Нурадінов, В. Л. Мазур, К. А. Сіренко, О. В. Чистяков, І. А. Нурадінов
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, бул. Акад. Вернадського, 34/1, 03142, Київ
Отримано: 13.09.2024; остаточний варіант - 15.11.2025. Завантажити: PDF
Робота присвячена вивченню впливу перегріву розтопів металів на їх переохолодження перед кристалізацією. Топлення та кристалізація - це важливі технологічні процеси для одержання якісних литих заготовок. Безпосереднє вивчення процесів, пов’язаних з розливкою металів та їх стопів надзвичайно ускладнене тим, що вони є непрозорими, протікають за дуже високих температур та іноді проходять в агресивному середовищі. У зв’язку з цим для проведення даних досліджень нами застосований метод фізичного моделювання, в яких як об’єкти вивчення, використані низькотемпературні металеві стопи Вуда та Розе та органічні середовища дифеніламін та камфен. Для проведення досліджень було створено спеціяльну експериментальну установку та розроблено методику фізичного моделювання. В експериментах з кожного модельного стопу на електронних вагах з точністю зважування 0,01 г готували по три дослідних зразка однакової маси. Для забезпечення абсолютної ідентичності умов топлення та кристалізації модельних стопів усі три дослідні зразки одночасно поміщали у камеру, що термостатується. Зразки поступово нагрівалися до розтоплення та перегріву до певного рівня. Після витримки розтопу в перегрітому стані його охолоджували до температури утворення зародків, яку фіксували за допомогою термопар. Сигнал від термопар спостерігали на екрані потенціометра у вигляді абсолютних цифрових значень температур, а на екрані ноутбука - у вигляді температурних кривих охолодження розтопів дослідних середовищ. Величину переохолодження розтопу, при якому у них відбувається зародження кристалів, визначали за характерними ознаками на температурній кривій охолодження модельного середовища - появі плат на них через виділення тепла кристалізації. В експериментах на прозорих органічних середовищах (камфен та дифеніламін) точність фіксації величини переохолодження в їх розтопах за допомогою термопар контролювали ще й візуально, спостерігаючи за моментом зародження кристалів у них. В результаті проведених досліджень встановлено, що вплив перегріву на переохолодження досліджених стопів, найімовірніше, обумовлений зміною концентрації обмежено розчинних домішок. Таке припущення ґрунтується на тому, що розчинення домішок у розтопі будь-якого металу відбувається внаслідок дифузії, що є відносно тривалим у часі процесом і для отримання більшої однорідності розтопу металу необхідно або підвищити температуру його перегріву, або забезпечити тривалішу його витримку в перегрітому стані. Результати проведених досліджень підтвердили ці припущення. Із підвищенням ступеня розчинення домішок змінюється переохолодження модельних розтопів, що обумовлено зміною фізико-хемічних властивостей при зародженні кристалів.
Ключові слова: модельні стопи, розтоп металу, температура перегріву, переохолодження, обмежено розчинні домішки, зародження кристалів.
URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i10/1125.html
PACS: 81.10.Fq, 81.10.Aj, 64.70.Dg, 61.72.S, 82.60.Nh