The 23 reference contexts in paper E. Marukovich I., V. Stetsenko Y., Е. Марукович И., В. Стеценко Ю. (2017) “НАНОСТРУКТУРНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПЛАВКЕ И ЛИТЬЕ СИЛУМИНОВ // NANOSTRUCTURAL PROCESSES AT MELTING AND MOULDING OF SILUMINS” / spz:neicon:vestift:y:2017:i:2:p:15-22

  1. Start
    5697
    Prefix
    Принято считать, что модифицирующие интерметаллиды TiAl3 в доэвтектическом силумине являются центрами кристаллизации (ЦК) первичных дендритов α-фазы (алюминия). Установлено, что кристаллические решетки TiAl3 и алюминия не соответствуют принципу структурноразмерного соответствия Данкова – Конобеевского
    Exact
    [1]
    Suffix
    . Принято считать, что модифицирующее действие NaCl определяется поверхностно-активными свойствами атомов натрия по отношению к ЦК эвтектического кремния. Но в этом случае они должны разрушаться по эффекту Ребиндера.
    (check this in PDF content)

  2. Start
    6777
    Prefix
    Рассмотрим реакцию получения AlP: Cu3P + Al = AlP + 3Cu. (1) Стандартные энергии Гиббса при 1173 К для Cu3P, AlP, Al и Cu соответственно равны: –235 кДж/моль, –205, –25 и –30 кДж/моль, а теплоты плавления Al и Cu – 11 и 13 кДж/моль соответственно
    Exact
    [2]
    Suffix
    . Поэтому при 1173 К стандартная энергия Гиббса реакции (1) больше нуля. Таким образом, в расплаве заэвтектического силумина при модифицировании будут находиться толь- ко кристаллы Cu3P. Они имеют гексагональную кристаллическую решетку с параметром a = 0,543 нм [2].
    (check this in PDF content)

  3. Start
    7053
    Prefix
    Таким образом, в расплаве заэвтектического силумина при модифицировании будут находиться толь- ко кристаллы Cu3P. Они имеют гексагональную кристаллическую решетку с параметром a = 0,543 нм
    Exact
    [2]
    Suffix
    . Кремний имеет кристаллическую решетку типа алмаза с параметром a = 0,543 нм [1]. Отсюда следует, что кристаллы Сu3P не могут быть ЦК кристаллов первичного кремния, поскольку не удовлетворяют принципу структурно-размерного соответствия Данко- ва – Конобеевского.
    (check this in PDF content)

  4. Start
    7142
    Prefix
    Таким образом, в расплаве заэвтектического силумина при модифицировании будут находиться толь- ко кристаллы Cu3P. Они имеют гексагональную кристаллическую решетку с параметром a = 0,543 нм [2]. Кремний имеет кристаллическую решетку типа алмаза с параметром a = 0,543 нм
    Exact
    [1]
    Suffix
    . Отсюда следует, что кристаллы Сu3P не могут быть ЦК кристаллов первичного кремния, поскольку не удовлетворяют принципу структурно-размерного соответствия Данко- ва – Конобеевского. Поэтому с точки зрения общепринятой (классической) теории модифицирования не понятны механизмы воздействия модификаторов на микроструктуру отливок из силуминов.
    (check this in PDF content)

  5. Start
    8188
    Prefix
    Кроме того, они по непонятному (случайному) механизму пе- риодически и с очень высокой частотой образуют достаточно сложные упорядоченные области – кластеры. Их строение очень близко к структурам кристаллических фаз сплава. Считается, что время жизни кластеров составляет 10–10...10–11 с
    Exact
    [4]
    Suffix
    . Такие крайне нестабильные структурные образования не могут быть ЦК фаз и иметь межфазную границу раздела «кластер – расплав». Поэтому классическая теория модифицирования в основном опирается на теорию гетерогенного зародышеобразования.
    (check this in PDF content)

  6. Start
    8628
    Prefix
    Поэтому классическая теория модифицирования в основном опирается на теорию гетерогенного зародышеобразования. В ней в качестве ЦК фаз выступают стабильные в расплаве интерметаллидные или неметаллические включения. Но такие представления не могут объяснить механизм их воздействия на микроструктуру отливок
    Exact
    [1]
    Suffix
    . Чтобы понять процессы, происходящие при затвердевании сплавов, необходимо знать, что происходило до начала их кристаллизации. Для этого будем считать расплав состоящим из термодинамически стабильных (равновесных) нанокристаллов фаз и бесструктурных атомизированных зон.
    (check this in PDF content)

  7. Start
    9520
    Prefix
    Центрифугирование жидкого силумина, содержащего 7,7 % кремния, свидетельствует о существовании в расплаве стабильных нанокристаллов. Их размер при 973 К в среднем составлял 4,5 нм, а при 1123 К уменьшался до 3,0 нм
    Exact
    [5]
    Suffix
    . 3. Установлено, что при плавлении металлов может атомизироваться в среднем только 3 % ионов [6]. В результате уменьшается количество свободных электронов, что ослабляет метал- лическую связь. Это приводит к тому, что микрокристаллы распадаются на нанокристаллы и образуются бесструктурные атомизированные зоны.
    (check this in PDF content)

  8. Start
    9617
    Prefix
    Центрифугирование жидкого силумина, содержащего 7,7 % кремния, свидетельствует о существовании в расплаве стабильных нанокристаллов. Их размер при 973 К в среднем составлял 4,5 нм, а при 1123 К уменьшался до 3,0 нм [5]. 3. Установлено, что при плавлении металлов может атомизироваться в среднем только 3 % ионов
    Exact
    [6]
    Suffix
    . В результате уменьшается количество свободных электронов, что ослабляет метал- лическую связь. Это приводит к тому, что микрокристаллы распадаются на нанокристаллы и образуются бесструктурные атомизированные зоны.
    (check this in PDF content)

  9. Start
    10388
    Prefix
    Для обеспечения принципа структурно-размерного соответствия Данкова – Конобеевского необходимо, чтобы при кристаллизации существовали ЦК, состоящие из нанокристаллов фаз. 6. Правило фаз с учетом лапласовского давления доказывает, что расплав металла должен состоять из двух равновесных фаз: нанокристаллов и разупорядоченных зон
    Exact
    [6]
    Suffix
    . 7. Термодинамика и кинетика формирования дендритов алюминия при высоких скоростях затвердевания доэвтектического силумина требует, чтобы основными строительными структурными элементами процесса кристаллизации были не атомы, а нанокристаллы алюминия. 8.
    (check this in PDF content)

  10. Start
    10969
    Prefix
    Прямые дифракционные исследования и эксперименты по малоугловому рассеянию рентгеновских лучей и нейтронов доказывают, что в расплавах довольно долго (стабильно) существуют кристаллические наноструктурные образования фаз (нанокристаллы). Например, в жидком алюминии радиус нанокристаллов алюминия составляет 1,9...2,2 нм
    Exact
    [5]
    Suffix
    . 9. Высокая устойчивость нанокристаллов фаз в расплаве кинетически обеспечивается за счет относительно низких значений удельной межфазной поверхностной энергии. Ее значение для нанокристаллов алюминия дисперсностью 4 нм составляет 0,79 мДж/м2 [6]. 10.
    (check this in PDF content)

  11. Start
    11215
    Prefix
    Высокая устойчивость нанокристаллов фаз в расплаве кинетически обеспечивается за счет относительно низких значений удельной межфазной поверхностной энергии. Ее значение для нанокристаллов алюминия дисперсностью 4 нм составляет 0,79 мДж/м2
    Exact
    [6]
    Suffix
    . 10. При плавлении металлов их коэффициенты диффузии (самодиффузии) скачкообразно увеличиваются в 1000...10 000 раз [5]. Соответственно во столько же раз возрастают потоки веществ. Это свидетельствует о том, что в расплавах происходит кооперативный, нанокристаллический перенос веществ, а основными структурными единицами являются не атомы, а нанокристаллы.
    (check this in PDF content)

  12. Start
    11334
    Prefix
    Ее значение для нанокристаллов алюминия дисперсностью 4 нм составляет 0,79 мДж/м2 [6]. 10. При плавлении металлов их коэффициенты диффузии (самодиффузии) скачкообразно увеличиваются в 1000...10 000 раз
    Exact
    [5]
    Suffix
    . Соответственно во столько же раз возрастают потоки веществ. Это свидетельствует о том, что в расплавах происходит кооперативный, нанокристаллический перенос веществ, а основными структурными единицами являются не атомы, а нанокристаллы.
    (check this in PDF content)

  13. Start
    12227
    Prefix
    При плавлении доэвтектического силумина происходит распад первичных дендритов алюминия ( д Alп) на их центры кристаллизации ( ц Alп), нанокристаллы (нAl) и атомы алюминия (аAl) по реакции д цна Al Al +Al +Al .пп→ (2) При перегреве расплава и его взаимодействии с парами воды H2O атмосферы воздуха происходит следующая реакция
    Exact
    [1]
    Suffix
    : НOг=2H+O.2( )[ ] [ ] (3) Растворенный водород диффундирует в бесструктурные зоны расплава, а затем адсорбируется на центрах кристаллизации алюминиевых дендритов. Алюминий образует гидриды с водородом, поэтому водород адсорбируется на цпAl.
    (check this in PDF content)

  14. Start
    14464
    Prefix
    Для модифицирования микроструктуры отливок из доэвтектического силумина в перегретый до определенной температуры расплав добавляют в относительно небольших количествах лигатуру, содержащую кристаллы интерметаллида TiAl3. Их действие сводится к поглощению растворенного водорода и снижению его концентрации в расплаве
    Exact
    [1]
    Suffix
    . Это приводит к усилению процессов коагуляции нанокристаллов алюминия в цпAl и их количество возрастает. Известно, что кристаллы интерметаллида TiAl3 имеют определенное время живучести. При его превышении они дезактивируются (насыщаются) водородом и эффективность процесса модифи- цирования существенно снижается.
    (check this in PDF content)

  15. Start
    15754
    Prefix
    Происходит так называемый процесс перемодифицирования. При рентгеноструктурном исследовании жидкого эвтектического силумина и его сверхбыстрой закалке силициды кремния не обнаружены, в расплаве фиксировались области чистого кремния
    Exact
    [7]
    Suffix
    . Поэтому будем считать, что выше температуры ликвидус существуют в основном нанокристаллы кремния и алюминия. В процессе плавления эвтектического силумина происходит распад эвтектических дендритов алюминия (дэAl) и кремния (цэSi) на их центры кристаллизации (ццээAl ,Si), нанокристаллы (ннAl ,Si) и атомы алюминия и кремния (ааAl ,Si) по следующим реакциям: д цна ээ д цна ээ Al Al Al Al ,
    (check this in PDF content)

  16. Start
    18035
    Prefix
    В результате в эвтектической кристаллизации участвует относительно меньшее количество ЦК. При этом из расплава выделяется почти весь растворенный водород, который попал туда при перегреве. Пузырьки водорода будут выделяться на кристаллизующихся дендритах фаз, в основном на дэAl
    Exact
    [1]
    Suffix
    . Этот процесс препятствует разветвлению дендритов ведущей фазы, что соответственно приводит к получению немодифицированной эвтектической микроструктуры. Для модифицирования микроструктуры отливок из эвтектического силумина в перегретый до определенной температуры расплав замешивают в относительно небольших количествах флюс, содержащий кристаллы NaCl.
    (check this in PDF content)

  17. Start
    18573
    Prefix
    Для модифицирования микроструктуры отливок из эвтектического силумина в перегретый до определенной температуры расплав замешивают в относительно небольших количествах флюс, содержащий кристаллы NaCl. При этом в жидком металле образуются микропузырьки AlCl3 и жидкий натрий. Последний диспергируется в эмульсию, что подтверждается существенным повышением вязкости жидкого силумина
    Exact
    [8]
    Suffix
    . Микропузырьки AlCl3 производят частичную дегазацию расплава от водорода. При этом интенсифицируются процессы коагуляции нанокристаллов и увеличивается количество ЦК. При эвтектическом превращении растворенный водород будет выделяться на натриевой эмульсии [1].
    (check this in PDF content)

  18. Start
    18836
    Prefix
    Микропузырьки AlCl3 производят частичную дегазацию расплава от водорода. При этом интенсифицируются процессы коагуляции нанокристаллов и увеличивается количество ЦК. При эвтектическом превращении растворенный водород будет выделяться на натриевой эмульсии
    Exact
    [1]
    Suffix
    . В результате начинают активно разветвляться дендриты алюминия и кремния, что приводит к получению модифицированной микроструктуры. После модифицирующей обработки расплава эвтектического силумина его кристаллизация происходит по следующим реакциям: [ ] цна д ээ цна д ээ 2 Al Al Al Al , Si Si Si Si , 2H H . ++→ ++→ = ↑ (11) Натриевая эмульсия обладает относительно малым време
    (check this in PDF content)

  19. Start
    19445
    Prefix
    Она разрушается под действием адсорбированного водорода по эффекту Ребиндера. При рентгеноструктурном исследовании расплавов заэвтектического силумина установлено существование областей чистого кремния
    Exact
    [7]
    Suffix
    . Это можно объяснить тем, что в процессе плавления заэвтектического силумина происходит распад первичных кристаллов кремния (кпSi) на их центры кристаллизации ( ц Siп), нанокристаллы ( Siн ) и атомы кремния ( Siа ) по следующей реакции: к цна Si Si Si Si .пп→++ (12) Известно, что увеличение в силумине концентрации кремния повышает в расплаве содержание кислорода [1].
    (check this in PDF content)

  20. Start
    19812
    Prefix
    Это можно объяснить тем, что в процессе плавления заэвтектического силумина происходит распад первичных кристаллов кремния (кпSi) на их центры кристаллизации ( ц Siп), нанокристаллы ( Siн ) и атомы кремния ( Siа ) по следующей реакции: к цна Si Si Si Si .пп→++ (12) Известно, что увеличение в силумине концентрации кремния повышает в расплаве содержание кислорода
    Exact
    [1]
    Suffix
    . Поскольку образование оксида кремния в жидком алюминиево-кремниевом сплаве термодинамически затруднительно, то следует полагать, что основное повышение кислорода в расплаве заэвтектического силумина происходит за счет адсорбции цпSi и нSi атомарного кислорода.
    (check this in PDF content)

  21. Start
    20219
    Prefix
    Поскольку образование оксида кремния в жидком алюминиево-кремниевом сплаве термодинамически затруднительно, то следует полагать, что основное повышение кислорода в расплаве заэвтектического силумина происходит за счет адсорбции цпSi и нSi атомарного кислорода. Это подтверждают термодинамические расчеты
    Exact
    [9]
    Suffix
    . При перегреве расплава и его взаимодействии с парами воды 2H O(г) воздушной атмосферы происходит реакция (3). Растворенный кислород диффундирует в бесструктурные зоны расплава, а затем адсорбируется в первую очередь на центрах кристаллизации первичного кремния.
    (check this in PDF content)

  22. Start
    21233
    Prefix
    Этому способствует обработка расплава заэвтектического силумина при температуре 1173 К фософористой медью, содержащей в среднем 10 % P (МФ1). В ней кристаллы Cu3P входят в состав эвтектики, которая плавится при температуре 987 К
    Exact
    [3]
    Suffix
    . При плавлении фосфористой меди кристаллы к Cu P3 распадаются на их центры кристаллизации ( ц Cu P3), нанокристаллы ( н Cu P3), молекулы (м3Cu P) по следующей реакции: к цнм Cu P Cu P Cu P Cu P .3 333→++ (14) В основном (более 90 %) это нанокристаллы н3Cu P.
    (check this in PDF content)

  23. Start
    22486
    Prefix
    Модифицирующие нанокристаллы н3Cu P способствуют также увеличению центров кристаллизации эвтектических дендритов кремния. Но их формирование в эвтектике в основном зависит от ведущей фазы – эвтектических дендритов алюминия. На их ЦК адсорбция кислорода затруднена
    Exact
    [9]
    Suffix
    . Поэтому фосфористая медь не модифицирует эвтектику заэвтектического силумина, а только его первичную структуру. Известно, что в расплаве заэвтектического силумина лигатура, содержащая фосфид меди, имеет определенное время живучести.
    (check this in PDF content)