• Рогачёв Владимир Васильевич
  • 1990
  • 21

Определение склонности боросодержащих расплавов к аморфизации на основе данных о диффузионной подвижности компонентов автореферат диссертации для написания диплома, курсовой работы, тема для доклада и реферата

Определение склонности боросодержащих расплавов к аморфизации на основе данных о диффузионной подвижности компонентов - темы дипломов, курсовиков, рефератов и докладов Ознакомиться с текстом работы
Специальность ВАК РФ: 05.16.02 — Металлургия черных, цветных и редких металлов
  • Реферун рекомендует следующие темы дипломов:
  • Электрохимическое поведение сплавов аморфообразующей системы
  • Реферун советует написать курсовую работу на тему:
  • Модельный эвтектический сплав
  • Реферун советует написать реферат на тему:
  • Силикатные композиционные покрытия на основе тетраэтоксисилана
  • Реферун предлагает написать доклад на тему:
  • Титанатные расплавы при температурах гетерогенного состояния
  • Термодинамические и кинетические основы теории кристаллизации при формировании боридных покрытий
  • Слои боридов железа на углеродистых сталях
Поделиться с друзьями:

Полный текст автореферата диссертации Рогачёв Владимир Васильевич, 1990, 05.16.02 — Металлургия черных, цветных и редких металлов

^ V - - ^ - ч.

УШЬСКИЯ ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ШйМЩ! ПОШОЕХШШЖШ ИНСТИТУТ ш» С.М.Ю1Р0ВЛ

Нз правах рукошлп

Рогачёв Ечадеяго Бзонльоил

УДК 669.016 - S'il. 135 ШРЗДЗДЭШЕ ШОНКОСГЛ БОРСОДЕРКАЩХ РАСПЛАВОВ

к /моршзащпг ел основз даеных о двея/зиошюй

ПОДВИШОСТИ КОМПОНЕНТОВ

Специальнойть 05.16.02 - Металлургия чёрных цзталлоз

Автора.фара? ■ диссертации на соискание учёной отапеня вацздцата технических наук

Свердловок 1990

Работа выполнена в Уральокоа ордена Хрудозого фасного Знамени политехническом институте им. С.М.Кирова, г.Сверцловск. .

Научный руководитель - доктор химических наук, профессор

Соткиков А.И.

Официальные оппонента - доктор, химических наук , професоор

Павлов В.В.

- кащдаат технических наук Хсменко O.A.

Во,цущее предприятие; - Взрх-llo емкий. металлургический завод, г.Сверлдовок

Защита диооертации состоится "6" .октябпя 1890г. в 10 ч 30 мин на заседании специализированного совета Д.053.14.01 по присуждению ученой степени доктора технических наук при Уральском политехническом институте иы.С.М.КирОЕа в пуд. Lii-509 /3-й учебный корцуо/.

Отзыв, заверенный гербовой печатью, npocia направлять по.адресу: 620002, Свердлове к, К-2, УЛИ вы.С.и.Югрова, ученому секре- . тара, тел. 44-25-74, 41-61-51.

С диссертацией ыоено ознакомиться в библиотеке ЛИ ш.С.Ы.КпроЕЗ.

Автореферат разослан ".Pf" - ISSQr.

Ученый секретарь cпeци2лпзIipoíi0,, кого совета, доктор технически

наук, профессор

1 i

i.-i;,:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тзаботнт Аморфные иаталзпноогага сплава (А.МС) . является пзрспекгзв1ш.\21 катериалами для ряда ойлаатей гахшзси, поскольку мног:ю га ннх обладает ушкальшд.а механачеогсага л магнитными овойатвамл» имеют повышенное элактроаопротпвлешш, чрезвычайно высокую коррозионную стойкость и т.д. Создание новых АГ.-ГС н разработка технологии пх получения требу от научкс-обоонованнсго подхода к определению окловноота металлических раоплзвов s образовании аморфной структуры. В каотоядоо вреет аморфязуемсоть расплавов определяется в основном оютрзчес-

пэ основании гкекцахоя опытных данник о влияла те:с ллл JTinzM ксютнептов на критическую скорость охландепля раоплава, позволяпцуа полугпть аморфнуэ структуру» Имсэтся татсэ испытан оцепить склонность s ауарфгзацга га основагса аг^лгаз терлода-кэютесвих свойств рзосжзгоз, 'одкгао • ооотоегогэуггсэ apasspisi пе являются яаяетеотвепкая я прилзкглц лезь для отдодьшн,

бЛЯЗШПГ НО СЕОйСТГЗ!.!, групп рССДЛЗВСВо

Судя по-литоратуршлл данным, ушггераалзкиэ надсяеачгаеннно критерии оклонкооти я акорфззасп могу? c'vjb осзданы ка свно-вагаз пине-ппесхого анализа начальных отздий крсаталлсзацпа расплава. Чем есз сксрсзть образования я роста первых г,сшро-кркатзллов, tg?

Имеющиеся отаг:з»'а.'даяннв свидетельствуют о дайфтзчрннса реглме роста первых канрогрявталлоэ, поэтому хяаозгзчеокпЗ анализ нрпагаллазацяи невозможен без ннфоруящи о диффузионной

подвижноотп компонентов, В связи о с тал значительная часть работа поовящена определенна коэффициентов диффузкг. Для изучения выбраны ославы железа» кобальта и никеля с бором, являвшиеся основой большого чиода технически вагашх аморфных оплавов,,

Нель работ. I. Экспериментально определить коэффициенты диффузии бора в раоплавах Ге-В , Со-В , М- В .

2. Разработать метод определения скорости роота кинрокрис-талляу выросшего в диффузионном режиме при непрерывном охлаждении раоплава,

3. Заявить факторы, влияющие на склонность расплава к выорфизацвд, и возмокаооги целенаправленного подхода при поиоке легкоамор^зувдихоя сплавов.

Научная новизна« I. Для оценки склоннооти оплавов к аморф задай цредлоЕвно попользовать величину предельного размера (ппр единичного микрокриомлла, который моает вырасти в диффузионном режиме при быотроы охлагденки раоплава. Разработан метод расчёт ^пр . Поотроены ноыограигы, позволяющие- быстро оценагь вежч ну 1*пр »в случае экспоненциального изменения температуры со временем и коэффициента диффузии о температурой.

2. Разработан новый электрохимический !.?етод определения ко эффициентов диффузии, обдвдавдкй рядом преимуществ перед извест ныш. Впервые определены коэффициенты диффузии Сора в гадких ие таллах группы железа, а гакае коэффициенты взаимной диффузии в эвтектических расплавах Ге83В(7 , ^°80В>гй , .

3, В качеотво примеров рассчитаны значения гпр для рао плавов ГеЮ0_кЬх с X = 10-24),' Оз100.хВх ( х = 10-20); Н',100_х В, ( X = 5-22) при скорости схлавдения Т = ХО6 И/о. Показано,- чт наибольшей склонностью к аыорфнзацпи из этих сплавов обладает

лавы на ооково железа; а напменьпай - силами на сйнсво никеля.

Црактичеокая зиячи.'опть. Разработан ноз'ый метод опроделв» А коэффициентов диффузии в гздкюс металлах. Он задпцёи автор -ы свидетельством и иапользуетая в УПИ сл.С.М.Кировз.

Предложен опособ определения оптимального ооотава аморфиу-ых бинарных раодлавоз. Дэны рекомендации по повышению аморфт-емости раоплавоз. Uini попользованы в ШИТ СгЛйевок) для размотки соотава аморфного припоя. Внедрение-данного припоя на [ьяновоком майшоатроптельном зэеодс при нзготовленга партии ! 26С0 резцов дало экономический эффект 25 тыс.рублей.

IIa защиту. вь'носхто.ч следующие результат и научные полошил:

Новый электрохимический метод определения гсооффпциепзоз гффузяп в .металлических расплавах.

2. Результаты измерения коэффициентов диффузии бора з глдких ;лезе8 кобальте и mate .те; а ~акге коэффициентов взаимной диффу-я в расплавах , CogQb20 , N;q1 ß)9 .

3. Метод определения предельного размера гджронриаталлз'»- вы-)спего в диффузионном регзше при непрерывном охлзгдошт расплава.

Агггоба;-;у; г-яботч. Материала диссертации доложены п обоугде-i па: Баеаовзном оег.сшарз "Применение результатов фпзико-химгаес-пс исследований металлических и плановых рзоплавов для рээработ-г металлургической технологии", Челябинск, 15-17 октября IS85,г.; -Я Всесоюзной конфзрощзш по физической химия и электрохимии жных расплавов и твёрдая электролитов -.Свердловск, £0-22 октяб-I 1987 г. j 3—1л Всесоюзном совещании "Фкзико-хтяя аморфных мэтал-гчеогня одлэзоз",' Москва; 4-6 шаля 19© г.

Публикация работы. По результатам выполненных иабледоЕЭнлй публиковано 7 печатных работ,- получено автороков свидетельство з изобретение.

Структур? диооертацщ, Дисоертация из л о лена на 13? страницах и включает 102 страницы иапшошсного текста, 31 риоунок, 5 таблиц. Список литературы включает 66 наименований. Дисоертация состоит из заведения, 4 глав, заключения л приложения.

В первой глазе рассмотрены термоушакические и кинетические критерии аыорфизации металлических сплавов. Обоснована необходимость измерения коэффициентов диффузии в сплавах Ге-Ь , Со-В , N¡-6 , являющихся основой многие аморфнзувоихся композиций.

Во второй главе дан обзор методов измерения коэффициентов диффузии б котшшческих расплавах, предложен новый электрохимический метод Езморекпя коэффициентов диффузии, приведем и обсузй-деаы результаты измерений- коэффициентов диффузии бора в ггзшк: Ре , Со и Ж .

В третьей главе приведены ызтодика, результаты и обсуждение измерения коэффициентов взаимной диффузии компонентов в расплавах

^еазв<7 <г с-°ео &го , »

Б четвёртой главе описана к-зтодина определения предельного размера кпкрокрасталла каг; характеристики склонности сплава к акорфизацкн» Проапалкзцрогзкы факторы, влнлзхаие кз разг.;ер ыикро-кристалла. Дасз роикгогаедпй но сспсльзоваюш полученных ьзннкх при оценке склонности оплевав я амортизации,,

КРШВШ жорфиаддяи

Бри разработке критериев екорфизацгш получили распространение два подхода: гермодшшигчесгай и кинетический. Первый основан на анализе термодинамических свойств компонентов сплава. Здесь сравнительно просто определятся критериальные параметры, однако они оказывается справедливыми липь для отдельных групп оплавов с близкими свойствами Кроме того, термодинамические крц-

терпи только качественно характеризуют склонность оплавов к образованию аморфной структуры.

Кинетический подход предполагает определение окороотой за-ровдения и роста первых кристаллов в переохлажденном расплаве,, При этом в качестве критерия аморфязации мояно принять предельную долю кристаллической фэзы8 которая не оказывает заметного влияния на эксплуатационные свойства аморфного силава<, Кинетические критерии могут претендовать на. общность для. широкого круга систем, однако их использование ограничено необходимостью знать кинетичеокие овойотва переохлаждённого расплава, измерение которых в наотояцее вреш затруднено.

Известно, чго о увеличением числа кскяонеитов в апливз его способность н амортизации обычно возрастает* Еольиая склон« ноать к амортизации отмечается у сплавов эвтектического аоо'лава о ограниченной растворимостью компонентов в язёрдсм воо?шщш0 а меньшая - у чистых металлов и сплавов о неограниченной раатво-ршостьюс т.е. образуемая непрерывный ряд твёрдах рзотвоуоть Зт факты позволяете предполопять, что ддатируадой стадией прг хрзо» талдязации является процесс диффузионного перерзепрзделеняя иш-понеитов в аиорфизуеиом расплапе, В связи о этим для яоличеозг-венного анализа процессов криоталлизацин необходимо зна?ь коэффициенты диффузия компонентов в расплаве, причём в достаточно широком температурном интервалеГ чтобы иметь возможность экстраполировать эти данные з область переохлаждённого расплава. Обзор литературы показа®, что хотя расплавы бора о металлат группы железа являются основой большого чиола аморфных композиций, данные о диффузии в этих расплавах отсутствуют. Это обстоятельство не позволяет теоретически оценивать окор'оагп роста кристаллов в расплавах Ме-В е а следовательно, и скорости охлаадения, необходимые для их амортизации.

ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ДИФФУЗИИ ГАЛЬВАНОДИНАШИЕСКИМ МЕТОДОМ

Дяя определения коэффициентов диффузии бора в гадких Ге ,Со и N1 был разработан новый электрохимический кетод0 позволивший устранить рад недостатков традиционного хронопогенциометрического метода. В новом методе плотность поляризующего тока ( I ) уменьшается со временем { I ) цо экспоненциальному закону:

I = 1н-ехр(- 1/ъ). (I)

При этом перенапряжение щцк.ого металлического электрода ( £ } изменяется по кривой о экотредаом,: Если злектрохныическмй процесс [А<]-(Аг)+2-ё ца грашще.металл-влак'прртекает в диффузионном ре*аше, то решоние .уравнения нестационарной дйщ'узш: позволяет связать начальную плотность поляризующего тока ( 1н), значение перенапряжения в точке экстреодгй С^т ) и время достижения екс-треыуыа С 1т ) следу кщя.: вираже ¡шом:

[«хр^^НГ = '"') < ^ )

Л- гг^тГ • сз)

Здесь , Сг 5 - диффузионная постоянная, объёшая

концентрация и коэффициент диффузии электроактивкого элемента в кидком металле (1 = 1) или шлаке { 1 = 2).

Линеаризуя уравнение ( 2 ) в координатах " -

- \fii2.-i- " могло найти К( . а следовательно,к Я)4 .

'<С Ьи 'а

Опыты проводили в корундовых воронках. Токоподвод к гзидкоку металлу осуществляли через твёрдый металлический столбик того ие ооотава. Ссдеркание бора в металле составляло 0,02 - 0,12 мао.$, а ВрОз в шлако - 5 - 10 ьяс.%. На основании литературных дан-

них-электрохимический процесс, проходящий на границе фаз,представляли в оледующем виде: [В]-+ 3ё . Экспериментальные, данные обрабатывали методом наименьших квадратов. Температурные заЕианмооти коэффициентов диффузии представили з виде уравнений:

Я)Г* 0,53-ехр(- тОО/т)ссп'г/с ; т - 1843-1873 К ®Св° 9,8 Ю"гехр(-16ООО/т), Смг/с ; Т = 1783-1873 К = ¡>у.ю!' С ХР (- 33 ООО/т), см Ус; Т = 1743-1793 К

Кажущиеся энергии активации диффузии для всех изученных сплавов значительно превышают энергии активации вязкого течения. Это свидетельствует о неправомерности применения уравнения Стокса-Эйнитойна для опраделения Ф в датах расплавах.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВЗАИМНОЙ ДШУЗШ В СПЛАВАХ , Со-В И - В

Мегодсгл твердо-явдкого контактирования ( ТНК ) определяли коэффициенты взаимной диффузии компонентов в эвтектических расплавах „ Со?0 В;о р . Метод ТОТ заключается в одро-делекии скорости растворения чистого твёрдого металла л изучаемом расплаве нз основе этого ко металла при Т^е"е< Т< . Ддя снижения влияния'конвекции чиотый металл помещали в уздпэ ( 0 1,1-1г6 мм) корундовые капилляры. Коэффициенты взаимной диффузии рассчитывали с учётом изменения молярного объёма при плавлении по следующему уравнении:

Здесь I, - длина столбика металла,раотворившегооя за время t ; Ут - молярный объём твёрдого чистого металла; гГж -«» орудий! полярный объём образовавшейся явдиой фззи; к

- гермодинамичеокий фактор скорооти растворения, определяемый из уравнения?

где и Л/* - ыолыше дали бора в объёме раоплава к на

границе с твёрдым металлом, соответственно. Величину /У* определят! по диаграмме состояния системы.

Экспериментальные данные представлены на рис.1. В интервале температур 1523-1623 К они могут быть описаны следующими уравнениями:

в = 0,т е*р{-13000/т) , смг/с ;

Я)2Ц0 - $ Ю-Чхр (- ЮООО/Т). с»'/с ; ( б )

»4.г-«ГгехР(- ООО о/т), см/с .

Экстраполяция полученных значений Ф до тешературы плавления шталла^освовы показала, что в эвтектических раогка-вгх коэффициенты диффузии в 2 - 4 раза вкие, чем в разбавленная с-'ОД ъж.% |в] }. это могст быть связано с• повышенной долей свободного объема (вакансии, полости) в разупо-лдоченкой зона эвтектических расплавов, а такие оо структурными нз^екениши (распадов ыикрогрушшровок) при увеличении температуры. В пользу .последнего предположения свидетельствует некоторое уменьшение коэффициента взашшой диффузии в расплаве ГеезВ<7 при увеличении температуры "от 1623 К до 1723 К»

ОШЩЕЛЕШЕ ПРЕДЕЛЬНОГО РАЗМЕРА МШШРИИМЛА,

ВЫРОСШЕГО ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ 0ШДД5КШ РАСПЛАВА

С целью разработки критерия склонности металлических сплавов к акорфязации предложена методика определения предельного размера единичного щжрокристалла ( Г»Пр ),выросшего в диффузионном режиме при непрерывном охлалдешш расплава.

Ограничились двухкомпокентш-жц скотекоии, в которых равновеоныа аоотавы твёрдых фаз не зависят от температуры.' Для решения дифференциального уравнения нестационарной диффузии ввезли новую переменную ^Ь , икевдуп размернооть времени и определяем?» соотношением: Ь

>->А о

Здеоь - коэффициент взаимной диффузии при тошерагура ликвидус. При 4—оо , (£ достигает предельного значения ^„р . Вместо завиоящей от времени мольной доли 1-го компонента на границе раздела "кристалл - раоплав" ( ) использовали её ореднее интегральное значение от О до ^пр ;

й' (8)

Уравнение нестационарной диффузии в этом случае будет жлать

ОТ! л , „ „

ч» "Эх» + ^ * Эх эчг ' С9)

а начальное и граничные условия г

А/" ;

А/.(х-г,<е) = Ч* ■

Решив уравнение ( 5 ) в уоловиях С Ю ), нолучЕйй следующее выражение для предельного размера микронриаталла:

гпр- 21«/^;.. 'си)

Здеоь V/ - термодинамический фактор скорооти роста,- определяемый из уравнения?

/у*. —

е^с(\у)]--^т-^г~^• (12}

-9,5 -ЩО

. ом «■«•V

—¡е«(Ф,сМус)

-ЩО

-10.5

5,8 №

6.2

К'1

Рис Л. Температурные зависимости коэффгщиентов взаимной диффузш! в расплавах А//£}8(9 (I), Ге^б^ (2) л Со^В^ (3)

02 0,4 ¿>,6

7л/Тпл

Рис.2. Зависимость предельного размера микрокрноталла Г„р от параметров Тл/Тпл и £/ЯТл ( цифры у кривых)

- в -

Для расчёта величины trtp необходимо знать тешера турнув завиоимооть Ч) и закон изменения тэшературы оо временем» Кроме , того,для расчёта величины N* по уравнению (8) необходимо аналитически опиоать' линию ликвидуо на диаграмме QC--отояния ( зависимость N* га Т ).

Бсопользовалиоь извеоткыш уравнениями:

Я) - (-Е/ят), (13)

Г- Тл-ехр (-At), (и)

а линию ликвидус аппроксимировали прямой, проходящей чорез два ючки, соответствующие составам данного сплава и эвтектического. Эта прлмзл пересекала ось тегаерзтур в течке, которую принимали за условную температуру плавления ( Тпл ) кристаллической фазы» В результате получили оледуйсдез уравнения:

«£-е<р(м)-Е,•<-!?) ; (15)

oL« y-F(M)/[^y + yFCM)j.; ' ( 16 )

где F(M) « 4 + М + еяр (-M>/Ei(-м) ;

Ei (s)- интегральная показательная' функция?

f = тл/тлл ; м Е/ятл .

Сиотема уравнений (II),(I2),(I5)jl6) позволяет для любого рао-плавз вычислить предельный размер минрокристаллао

Для облегчения расчётов я анализа факторов, влияющих на оклоннооть бинарных раоплавов к образованию аморфной структуры," были построены номограммы в координатах " ~ if " при

различных значениях параметра М , Как оледует из графиков ( ом. рио.2 ) к уменьшению Cnp приводит снижение параметра J . Это означает; что дучке долины аморфизоваться эвтектические оплавы в системах о "глубокими" эвтентикаш, что оо -

гласуется о опытом. Существенное влияние на ГПр оказывает и кажущаяся энергия активации взаимной диффузии, компонентов. С увеличением £ ( ростом параметра М ) Пор уменьшается, т.к. быстро ушцьшаетоя диффузионная подвижность чаотиц при охлаждении расплава. С отой точки зрения введение в расплав элементов; прочно связанных о основным металлом ковалентны-ш связями; должно способствовать аморфизации.

Используя температурные зависимости коэффициентов взаимной диффузии; полученные в данной работе, рассчитали предельные размеры ыивравриоталлов; способных вырасти в диффузи-'оаноу региме при закалке расплавов 10-24 ),

Сош.аВк С * « 10-20 ) и ( X = 5-22 ). Предпо-

лагали одновременное образованна и рост кристаллов как основного шталла0: так ж борздов РеаВ ь Со^Ь ; ^'36 в соответствии о диаграммами состояния, данных с-истем* Для расчёта

' принимали к. - 1$ о"1; что соответствует, средней акороота сдайвдеши Тср~ Ю5 К/о. Результаты расчётов приведены аа рис о 3«

При одновременном образовании в закаливаемом расплаве кристаллов двух типов о склоннооти сплава к аморфизации можно оудить по обобщённому показателю объёма образовавшихся кристаллов % , равному (Г*Прв"Ь)3 . Зависимость Ц

от состава представляет собой кривую о минимумом, который должен, соответствовать наиболее легко аморфизувдемуся сплаву. Для сплавов Ре-8 шашальноа значение % соответствует эвтектическому составу ( Ре83Ь<7 )» а в системах Со-Б к М/'-В смещено в доэвтектическую область

составов и ). Анализ уравнений (II) и (12)

показывает, что в общем случае оптимальный для аморфизации

1* • п/>' щ

Г. К ti trJ3

iSO

íca

J 0

50

0,3

0

ОН

0 т,к

m- s

то-

iíOO-Í3Q0 fiûO ■

10 20

Рио.З. Завнокловть продельного размера ыжрокрнсталла Рпр и величины 'Z ■■ от состава з оистемах Fe" Ё>, Со~&, tti°ñ

10

(С) + (Сйй)

20

рмM

!) Ч

s '

г.

J : Ы

» • от

; I;

О

ооотав монет быть смещён по сравнению о эвтектическим ( N^ ) в сторону той кристаллической фазы, для которой большо раз-нооть С ).

Расчёпше денные свидетельствует о том, что склонность к амортизации снижается в ряду Ге-В „ Ср-8 ? Hi-B „ Так; например; минимальные значе1шя 2 лт этих систем соотносятся как I;5:I20 . Опыт получения аморфных оплавов данных систем подтверждает результаты проведённых расчётов.

Для принятых в данной работе зависимостей Я) = Ф(Т) и T=T(t) ( сы.уравненш (13) и (14)) выполняется соотношение:

г.р-л-(ТсрГ/г ' С") ■

Здесь Тф ■ - средняя.интегральная скорость охлаждения в интервале от температуры .шгоидуо до температуры стеклования,- А -« коэффициент пропордаон^льноотис

Коэффициент А шкет • йать определён для каждого конкретного сплава е. тала растущих .криатсллов. Для этого достаточно вычиолнть значение t'n;s при какой либо одной скорое ты охлаждения Тер и подставить эти значения в уравнение (17). По результатам расчётов „ проведёкнж в настоящей рабо-

те для Тср = ю6 к/о,величина. А в сплавах fef38J? 5 и ( оптимальные составы с шнимальшл значением X )

ооотавяла С б м-К1^2/ о1/2 )% 0,32-Ю"9; 0,58. Х0~э; Х,7-Ю~3, соответственно.

Склонность расплавов к амортизации чаеяо характеризуют критической скороотьа охлаждения Тс~/ 0 т.е. адшгадышм . значением Тер„ при котором своЛзт^а полученного сплава ещё позволяют считать его аморфгш. Очевидно s- что при ТСрр такко могут возникнуть единичные однако их

размеры и колзгчйсхвэ достаточно налы. По опытник данным для

оплава оптимального состава FsgJB1? Ю® К/с. Согласно

if

уравнению (17) ; этому .соответствует допустимое значение ГПр = = 0,32 ши. Изменение концентрации бора при той зге скорости охлаждения ведёт к увеличению.предельного размера милрокркс-таллов Ре. в доэвтектичеоких и Fe3B в зазвтевтичеоких оплавах. В то же время допустимое значение у вероятно,-остаётоя постоякным. Тогда в соответствии с уравнением £17) можно запиоать:

v Аг(т(18>

Таким образом; зная критическую 'скорость охлаждения для одного сплава, мояно оценить её для других сплавов.

В качестве примера результаты подобных расчётов дая сплавоз Fewg.x 8Х ( X = 10-24 ) приведены в таблице.

Таблица

Параметра Рост кристаллов Ге Рост кристаллов В до . до

; ат.% 10 12 14 К 17 . 17 18 20 22 24

т/рр. ю-f К/о 13. 6,9 3,5 1,6 I.' I 1,5 3,5/6,8 12

По данным таблицы можно/, например, оцепить интервал оо-ставов, которые могут быть аморфизованы на установке о известной окороатьв охлаждения.

Закономерности," выявленные в работе при анализе факторов; влияющих на рост микрокристаллов в бинарных оиотеыах; могут быть использова:ш и для многокомпонентных аплавов. Введение в

бинарный расплав третьего элемента может оущеотвенно повысить аморфкзуемость; если этот элемент сникает коэффициент взаиьь-ной диффузии или образует при кристаллизации фазы сложного состава. Образованно слоеных кристаллических фаз овязано о большими диффузионными перемещениями атомов, что ведёт к ошшшкю термодинамического фактора скорооти роста V/ а следовательно; к укзныиешш ГПр . Зшнше факторов, влияющих на ведашну РПр0 позволяет,такт: образом, целенащэавленно подбирать легирующие элементыопособные улучшить аморфизуемость сплава.

Так,- например; при .разработке аморфного припоя на никелевой основе были даны рекомендации по легированию сплава Н'1-В хромом и кремнием. Первый из дегирукдих элементов приводит к снижению диффузионной подвижности компонентов, а второй - к образовании сложных кристаллических фаз Б ы }

что приводит к малой величине термодинамического фактора скорости роста кристалла. Учёт наряду с эти« факторами таких свойота8как температуры, лянввдус ж оолздуе сплава; омачивае-мооть материалов паяемых деталей; прочность сцепления е ними, позволил выбрать в качество оптимального припой /я^б^З^Сг^--Внедрение данного припоя; разработанного Ияевонш НИИ металлургической технологии,1 для пайки резцов ка Ульяновском машиностроительном заводе вместо порошкового припоя позволило получись на партии резцов в 2600 штук экономический эффект свыше 25 тысяч рублей.

ЗАНЛШШИЕ

I. Рассмотрены соновеиэ критерии склсшюата к-зталлЕчсакз сплавов к акорЗазацги. Поаазано, что диффузия ассашвятоэ коте? ет-рать значительную роль при ЕрнэтзялигацкЕ. Слсдоваголхпо^ о оклоаноогя к аморфззацед иоггго' оузжть по првдоягпску разаеру ( "пр ) едиктчяогэ >г:кролрг:стаи:зс~ которой споооб^п-г-урсоза в агфйузиоинсм рэгзгя пря встрой зпп^.ско ргсгясввз. Дп асла-Еов борз о катслтаия -груши гелэзя, яавявгаям основой йокяо-га числа гкорфетупяахая кяягазппй; расчёты Рп? ослояша згоугсгвлзм з литературе си-зпегнй г> ■■^-^-гпнгптл;-: диффузии

!• Разработан поглй олехграхгугчеовяЗ иегод определения во-'й?-яп?5н?сз ддффузпд» уограгшпзкЗ ряд кздосгагкоэ трзЕгсюгг-зх методов. Пргдломегп-лл катодом озрздслени хоо$?гщгввга зффузин борз в ждапх иегаллвх грустг голзза. Полезно; что азуоаяся' энергия акткгзгпп: да^гиз бора з эггз иегаяяЕх за-згяо отлзчае^оя о? зверт ежкяск гягясго гачепгз; пззто-7 неправомерно' яоеодьзовзщз уравнения Сзолоп-гЗтскеЙкэ для зачёта коо^тгшхегйов дяффузпа борз з рзогпэвзх Ре-З «

о-в , 1.1-о по дзепзу о вязкоотн»

. Методом твёрдо-задаого яонгактяромняя определены ;епты взад^лой диффузии компонентов в раош:авах Гев5&<? 5305г0, ¡ 'и{ . о При температурах 1533-1023 К окопери-нтальныо дзщшэ линеаризуется в координатах " ¿п^- Т * оулдеа возможные цричшш дзмененш козЗлгщиентов диффузии температурой я концентрацией бора. На соаогзши опытшас дпп-х и литературных сведений о структуре рзолэвов Ме-В вы-ззано предположение о возмоянооти окикеюш о ростом

температуры при повышенных значениях Т » Такое снижение экспериментально обнаружено в расплаве Pegjß^? при температушх 1623 -1723 К. '

4. Предложен метод расчёта предельного размера единичного ми~ крокристалла, выросшего в диффузионном режиме при быстром охлаждении расплава. Составлены номограмма, позволявшие быстро оценивать Г^з в бинарных расплавах о малой растворимостью элеыента-аморфизатора в твёрдом состоянии- Выявлены основные_факторы„ влишоаие на склонность к амортизации: коэффициент взаимной диффузии, энергия активации диффузии, отношение температуры ликвидус сплава к температуре плавления твёрдой фазы, выделяющейся при кристаллизации.

5. Для сплавов ( X = 10-24), £о<00.„ Ьх С * = 10-20),

^ 5" ~ 5-22) рассчитаны предельные размеры микрокрис-таллов.при скорости охлавдения 10^ К/с. Предложен способ выбора состава сплава, наиболее склонного к амортизации в данной системе. Обсудана связь величины Глр со скоростью охлаздеши, а значит, и с технологическими параметрам: процесса получения аморфных лент методом опишшнгованпя.

6. Показана возможность распространения выявленных закономерностей ка Еолнкомпоненгкые система ,цдя целенаправленного подбора легкоаморфлзующихся сплавов.

Основное содержание .диссертации опубликовано в работах: I.. A.c.' J| II4I3II СССР. Способ определения коэффициентов диффузии/ Сотников А.Й.,Рогачё1з В.В. Опубл. 23*02.85; Еюл.й 70 2. Сотников А.И.', Рогачёв З.В. Определение яоэфТгвдаягов дглфу-зии б расплавах гальванодинамическим методом/' .Физико-химичес-.кпо исследования металлургических процессов : Ые;:шуз.сборник. Вып. 13. Свердловск: изд. УШ1 к,:.С.¡Л.Кирова, 1УЕ5. C.II0-IX6.

3. Рогачёв В.В., Сотников А.И., Гребешок Р.Л. Диффузия бора в гпдк'ом никеле // Применение результатов физико-химических исследований металлических и плановых расплавов для разработки металлургической технологии: Тез.докл.Зоесоюзн.семкнэра. Челябинск, I9S5. С.28-29.

4. Рогзчёв В.В., Сотников А.И. Диффузия борз в задних металлах группы железа // Тез.докл. Л Всесоюзн. конференции на фгахшлпэ и электрохимии ионных расплавов и твёрдых электролитов. Т.2. СвердловакJ Изд. УрО АН СССР, 1987. С.65-65.

5. Сотников А.Н., Рогачёв З.В., Якушев О.С. Кинетика диффузионного роста микрокристаллов при быстром охлаждении бинарных расплавов // Расплавы. 19©. Г2. С.В5-Ш.

6. Сотников А.И», Рогзчёв В.В. Сравнительная сцепка снлонноотз расплавов Я?-ß ,Co-ö , fJi-ß к образованию аморфной структуры // Физия о-химпя аморфных металлических сплавов : Тез. И Всссоезн. совещания. I.I.: iran-nsi-Ta металлургии ии.А.А.Байкова, 19©. C.3I.

7. Рогзчёв В.З., Сотников А.И. Диффузионная подвижность бора в • аморфизущихся расплавах Fe-6, Cp-ß t fii-ß // Там ке. С.31-35.

8. Рогачёз В.В., Сотников А.И., Бакоз А.А* .Взаимная диффузад компонентов расплава PK ßj7// Расами;. IbVO, И. С.85-88.

л

Подписано в печать 3.09.90

Бумага писчая Плоская печать

Уч.-изд.л. С,95 Тирах ILL Заказ 849

Формат 60x84 I/I6 Усл.п.л. 1,16 Бесплатно

Редакционно-издательский отдел УШ им. С.М.Кирова бгНЫ, Свердловск, У1Ш, 8-й учебный корпус Ротапринт УПИ. 621U32, Свердловск, УПИ, 8-й учебный корпус

Поделиться с друзьями: