centre de nucleație în prezența elementelor dizolvate - toate metalurgie

centre de nucleație în absența a doua faze

Când turnarea metalului lichid în matriță înainte de a suprafeței nucleaŃie a granulelor între fazele lichidă și solidă este posibilă numai după atingerea unei valori critice a gradientului de temperatură, care depinde de concentrația solutului. Prin urmare, se poate aștepta ca o parte din lingoul va avea o structură cu granulație fină și echiaxială, iar o altă parte - o bară (Figura 7). raportul între acestea depind de condițiile de temperatură de cristalizare din aliaj și concentrare.

Teoria completă a formării de boabe echiaxiali cu nucleată naturală nu este dezvoltat și până în prezent, cu toate că unele concepte teoretice și ipoteze prezentate și identificate. Separarea parțială sau completă a subrăcire concentrației dendritele și centre de nucleație eterogene, centrele nucleatie pe pereții creuzetului într-o mare măsură, depinde de proprietățile termice și natura aliajului. Rezultatele cercetării timpurii au indicat existența unor relații simple între concentrația, condițiile de temperatură de cristalizare și structura lingoului. Cu toate acestea, mai multe studii recente confirmă aceste rezultate Northcott, ceea ce arată că magnitudinea zonei de boabe echiaxiali într-un lingou [% (vol.)] Este o funcție complexă de compoziția aliajului și de gradient de temperatură. Fig. 8 ilustrează funcționarea Northcott a caracterului acestei dependențe.

Acest lucru indică faptul că noțiunea de subrăcire concentrare nu poate fi utilizată direct pentru a prezice natura structurii lingourilor în orice sistem de aliaj. Explicația rezultă Northcott este faptul că concentrația de reacție și domeniile de temperatură care însoțește o creștere dendritic colective normale la compoziția anumite raporturi, gradient de temperatură și rata de creștere își schimbă natura, astfel încât se produce o separare volumul condițiilor de temperatură de metal care afectează macrostructură sale de cristalizare.
Când turnarea multe aliaje parametru important este gradul de supraîncălzit al metalului lichid: dimensiunea granulelor scade în general cu o scădere a gradului de supraîncălzit. Un exemplu este relația dintre gradul de supraîncălzit în timpul turnării și mărimea granulelor de aliaj de Al + 2% Cu (Fig. 9). Raportul nu este destul de simplu: după cum se poate vedea, depinde de dimensiunea lingoului.

Un rol important în formarea structurii lingou joacă suprafața superioară a metalului topit. Când suprafața expusă radiației termice poate fi crescută pentru a crește diferența de temperatură și cauza curenților de convecție sunt capabile să separe dendritele mai mici pe suprafața fazelor lichide și solide, conducând astfel la formarea de noi boabe; De asemenea, este posibil creșterea cristalelor în jos de la suprafața deschisă a metalului, pierderea de dendrite sau fragmente în topitură și nucleația noilor boabe. Fig. 10 arată diferența dintre două structuri lingouri: una dintre ele este cristalizat în prezența partițiilor de rețea (Koloshnikov) aflați în detenție care se încadrează în topitură dendritelor al doilea - fără o astfel de Koloshnikov.
În cazul în care, înainte de apariția turnare izoterm selecție topi o porțiune primar, fazele pot fi lingou ușor cu granulație fină. Când turnarea pastei într-o matriță de solidificare are loc foarte rapid, ceea ce duce la o structură din aliaj cu granulație fină.

centre de nucleație în prezența unei a doua faze

În cele mai multe aliaje interesante punct de vedere tehnic apar eutectica, transformarea monotectic sau peritectică în mod tipic ajuta nucleație. La atingerea unei anumite concentrații de solut în spațiul interdendritic sau la limitele granulei apar aici particule de-a doua faze; în aliajele sale extrem de nucleaŃie are loc intr-un imbogatit straturile dizolvate atomi de carbon de la interfața dintre fazele lichide și solide.

Procesul de nucleație a doua fază de particule pentru faza primară nu este complet înțeleasă, deși Mondolfo Sundqvist și a studiat în detaliu în aliajele sale eutectice. Se constată că particulele de fază solidă din complexul rețelei cristaline ar trebui să fie bun pentru nuclee de fază cu un grilaj simplu; respectiv particule cu un simplu grilaj - embrioni rau pentru mai multe faze complexe, cu o rețea cristalină. De exemplu, un Pb-Sn particule sistem de plumb greu cauza nucleația cristalelor de particule de staniu și staniu sunt eficiente ca nuclee de cristal cu plumb. Acest lucru este de acord cu faptul că fracția de volum a boabelor echiaxiali (și valoarea lor), în cazul prezenței în topitură a cristalelor primare de plumb diferă de domeniul de aplicare al zonei de boabe echiaxiali ale topiturii aliajului în prezența cristalelor primare de staniu.
Eficacitatea catalizatorilor de nucleație depinde de o serie de factori; pot fi importante astfel de caracteristici ale acestor formațiuni ca o încălcare a corectitudinii structurii cu zăbrele, diferența de volum, proprietăți electronice și energie de suprafață.
Reacția peritectic pentru a forma particule de o nouă fază solidă din cristalul lichid există și bariera de difuzie primară; astfel încât reacția de amplificare de origine, aparent, este deosebit de eficientă: granule, formate ca urmare a unei astfel de transformări, de obicei, rămân foarte mici. Decurgând particule solide înconjurate de fază lichidă de compoziție variabilă, acționează ca „germeni“ eterogene, în care, la valori suficient de mici ale gradientului de temperatură în fază primară survine. O caracteristică importantă a procesului de nucleația prin reacția peritectic este că nucleele de cereale sunt formate în metalul topit, direct înainte ca suprafața secțiunii nete pe care își are originea în fază matrice - rezultând în zona formată lingou cu boabe echiaxiali.
În multe aliaje sunt izolarea tehnică și faze străine, cum ar fi oxizi, carburi sau incluziuni nemetalice care servesc ca centre de nucleatie catalizatori proces de cristalizare. De obicei, suprafața acestor particule este imperfectă conține fisuri și golurile formă necunoscută, iar dacă în aceste cavități există unele particule ale fazei solide, nucleatia poate proceda în mod avantajos în aceste locuri. În acest mod indică efectul cristalizării termic prin cantitatea de cereale produs: cu un grad suficient de supraîncălzitoare diferite embrioni solide ar trebui să dispară nucleația preferențial și locuri dispar.
Capacitatea de incluziuni nemetalice pentru a provoca centre de nucleație determinate incluziunile hidrofilice fază matrice (lichide sau solide); Este din ce în ce mai evident că acest lucru necesită o interacțiune chimică specifică între cele două faze. Particulele eliberate de topitură spontan poate acționa apoi ca nuclee, deoarece particulele separate posedă o solubilitate limitată în faza lichidă.