Введение в физику кристализации металлов - Вайнгард У.
Скачать (прямая ссылка):
©
- Направление отвода тепла
Жидкая фаза 44
Г лава 4
окажутся впереди, как показано на фиг. 18. Скрытая теплота плавления, выделенная в окружающую жидкость выдвинувшимися вперед дендритами, уменьшит величину переохлаждения и будет способствовать уменьшению скорости роста дендритов второго зерна. Развитие этого процесса должно привести к образованию преимущественной ориентировки.
§4. Резюме
В чистых металлах форма границы раздела жидкой и твердой фаз и структура образующейся твердой фазы зависят от распределения температур, существующего при кристаллизации. Если температурный градиент в жидкости Gl положительный при направленном тепловом потоке, то фронт кристаллизации является плоским, но на нем может развиваться макромозаичная субструктура. При отрицательном температурном градиенте переохлаждение, возникающее в жидкости, может быть достаточным для развития дендритной структуры и образования преимущественной ориентировки в поликристаллических образцах.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Chalmers В., Physical Metallurgy, New York — London, 1959. (Имеется перевод: Б. Ч а л м е р с, Физическое металловедение, M., 1963.)
Jackson К. А., в сб. «Liquid Metals and Solidification», Cleveland, 1958, p. 174. (Имеется перевод в сб. «Жидкие металлы и их затвердевание», M., 1962, стр. 200.) Martius U., в сб. «Progress in Metal Physics», ed. В. Chalmers, R. King, vol. V, London, 1954, p. 279. Кристаллизация металлов. Winegard W. C., Met. Rev., 6, (21),57 (1961).
Основы кристаллизации металлов. Elbaum С. E., в сб. «Progress in Metal Physics», ed. В. Chalmers, R. King, vol. VIII, London, 1959, p. 203. Субструктуры в кристаллах, вырастающих из расплава. Walton D., Chalmers В., Trans. Met. Soc. AIME, 215, 447 (1959).
Образование выделенной ориентации в столбчатых зонах слитков. Рост кристаллов при затвердевании чистых металлов 45
'Данилов В. И., M а л к и н В. И., в сб. «Проблемы металловедения и физики металлов», т. 25, M., 1951.
"Уманский Я. С., Финкельштейн Б. H., Блантер М. E., Кишки н С. Т., Гарелик С. С., Фа сто в Н. С., Физическое металловедение, M., 1955.
*В а р м а А., Рост кристаллов и дислокации, ИЛ, 1958.
*Б а р т о и В., К а б р е р a H., Франк Ф., в сб. «Элементарные процессы роста кристаллов», ИЛ, 1961, стр. 11.
*Х о и и г м а и Б., Рост и форма кристаллов, ИЛ, 1961.
•Growth and perfection of crystals, ed. R. H. Doremus, New York — London, 1958.
•Сб. «Рост кристаллов», Изд-во АН СССР, № 1, 1957; № 2, 1959; Ws 3, 1961 ').
') В этих сборниках содержатся также статьи по материалам гл. VI—XII. Глава 5
ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ
После рассмотрения процессов роста кристаллов в чистых металлах целесообразно перейти к рассмотрению этих процессов в сплавах. Однако до этого необходимо ознакомиться с различными типами существующих сплавов и с диаграммами состояния (фазовыми диаграммами). В настоящей главе приводится краткий обзор основных принципов построения и интерпретации простых диаграмм состояния бинарных сплавов.
Диаграмма состояния может быть построена по данным кривых охлаждения сплавов различного состава. Для примера рассмотрим систему медь — никель и определим температуры кристаллизации всех возможных сплавов этих двух элементов. На кривой охлаждения чистой меди имеется горизонтальный участок, соответствующий температуре кристаллизации, равной 1083° С; аналогичная кривая для никеля дает температуру кристаллизации 1445° С. Кривые охлаждения, полученные при кристаллизации сплавов никеля с медью, отличаются от кривых охлаждения чистых металлов (фиг. 19, а). Скорость охлаждения меняется при температуре начала кристаллизации сплава вследствие выделения скрытой теплоты плавления; второе изменение скорости охлаждения наблюдается при температуре конца кристаллизации сплава. Все сплавы выбранной системы кристаллизуются в определенном интервале температур, и при любой температуре в этом интервале сплав состоит из смеси жидкой и твердой фаз.
Кривые охлаждения, полученные для ряда сплавов бинарной системы медь — никель, могут быть использованы Интерпретация диаграмм состояния
47
для построения диаграммы состояния, приведенной на фиг. 19,6. Кривая, отвечающая началу равновесной кристаллизации сплавов, называется линией ликвидус, кривая, проведенная через точки конца затвердевания сплавов, — линией солидус.
Время -
Весовой процент никеля 6
Фиг. 19. Кривые охлаждения и диаграмма состояния системы медь — никель.
На диаграммах состояния видны области существования сплавов в жидком и твердом состояниях и интервал кристаллизации; эти диаграммы позволяют металлургам определять равновесный состав жидкой и твердой фаз на любой стадии процесса затвердевания. Чтобы показать, как диаграмма может быть использована для этой цели, необходимо детально проанализировать процесс кристаллизации сплава; этот анализ может показаться несколько скучным, но он необходим для понимания процессов, происходящих при кристаллизации сплавов. 48
Г лава 4
§ 1. Равновесная кристаллизация сплавов, образующих твердый раствор
