О структуре и свойствах некоторых жаропрочных никелевых сплавов
Автор: Тягунов Геннадий Васильевич, Барышев Евгений Евгеньевич, Тягунов Андрей Геннадьевич, Вандышева Ирина Владимировна, Зайцева Наталия Анатольевна, Мушников Валерий Сергеевич
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Рубрика: Металловедение и термическая обработка
Статья в выпуске: 2 т.20, 2020 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрены различные модели строения металлических расплавов. Учитывая данные современных исследований, можно считать, что структура жидкости сложна и состоит из различных атомных ассоциаций. Ими являются кластеры и межкластерное пространство. Между отдельными структурными составляющими четко выраженные границы отсутствуют. Межкластерные разрывы представляют собой щели шириной около 0,1 нанометра, раскрывающиеся и закрывающиеся при расхождении и схождении кластеров в процессе тепловых колебаний. Термодинамические расчеты позволяют определить количество кластеров и атомов в кластере и другие характеристики структурных параметров, а также найти их температурные зависимости. Предложенный подход к анализу структуры и свойств приводит к новой информации о состоянии металлических расплавов. В частности, известно, что такие свойства, как кинематическая вязкость, плотность и поверхностное натяжение существенно зависят от величины и количества кластеров, а также характеристик межкластерного пространства. Кроме того, политермы рассчитанных параметров адекватно отражают характер температурных зависимостей свойств. В работе изучены образцы чистого никеля и четырех жаропрочных сплавов. Характеристики структуры исследованных жаропрочных сплавов оказались близки по величине и виду температурной зависимости. Данные по жидкому никелю описываются аналогичной температурной зависимостью и незначительно отличаются от жаропрочных никелевых сплавов. Вид температурных зависимостей свойств жаропрочных никелевых сплавов существенно отличается от закономерностей, характерных для чистого металла. Политермы кинематической вязкости, плотности и поверхностного натяжения жаропрочных никелевых сплавов изменяются незакономерно и характеризуются гистерезисом, т. е. несовпадением величины свойств при нагреве и охлаждении. Политермы удельного сопртивления в температурном интервале «солидус-ликвидус» жаропрочных никелевых сплавов изменяется на 3-4 % практически скачкообразно. Использование различных существующих моделей строения металлических жидкостей позволяет расширить возможности обсуждения представлений о структуре и свойствах изучаемого объекта и раскрытия существенных его особенностей.
Жидкий металл, жаропрочный сплав, строение, кластер, межкластерное пространство, свойства
Короткий адрес: https://sciup.org/147233951
IDR: 147233951 | DOI: 10.14529/met200206
Список литературы О структуре и свойствах некоторых жаропрочных никелевых сплавов
- Mott, N.F. Electrons in Disordering Structures / N.F. Mott. // Advances in Physics (Phil. Mag. Suppl.). - 1967. - Vol. 16, no 61. -P. 49.
- Еланский, Г.Н. Строение и свойства расплавов / Г.Н. Еланский, Д.Г. Еланский. -М.: МГВМИ, 2006. - 228 с.
- Свойства металлических расплавов / B.С. Цепелев, В.В. Конашков, Б.А. Баум и др. -Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008. - Ч. 1. -358 с.; Ч. 2. - 383 с.
- Stewart, G.W. X-ray diffraction in liquids / G.W. Stewart // Reviews of Modern Physics. -1930. - V. 2, No 1. - Pp. 0116-0122.
- Benz, C.A. The cybotactic condition of isopentane in the region of the critical point / C.A. Benz, G.W. Stewart // Physical Review. -1934. - V. 46, No 8. - Pp. 0703-0706.
- Kirkwood, J.G. Statistical mechanics of fluid mixtures / J.G. Kirkwood //Journal of Chemical Physics. -1935. - V. 3, № 5. - P. 300-313.
- Kirkwood, J.G. Statistical mechanics of liquid solutions / J.G. Kirkwood // Chemical Reviews. - 1936. - V. 19, No 3. - P. 275-307.
- Bernal, J.D. An attempt at a molecular theory of liquid structure / J.D. Bernal // Transaction of the Faraday Society. - 1937. -V. 33, No 1. - P. 0002-0007.
- Bernal, J.D. Geometry of the structure of monoatomic liquids /J.D. Bernal // Nature. -1960. - V. 185, No 4706. - P. 68-70.
- Gingrich, N.S. The diffraction of x-rays by liquid elements / N.S. Gingrich // Review of Modern Physics. - 1943. - V. 15, No 1. - P. 00900110.
- Данилов, В.И. Строение и кристаллизация жидкостей / В.И. Данилов. - Киев: АН УССР, 1937. - 392 с.
- Данилов, В.И. Рентгеноструктурные исследования жидких металлов / В.И. Данилов, А.В. Радченко // Физика твердого тела. -1937. - 12. - С. 756.
- Вилсон, Д.Р. Структура жидких металлов / Д.Р. Вилсон. - М. : Металлургия, 1973. - 221 с.
- Уббелоде А.Р. Расплавленное состояние вещества / А.Р. Уббелоде. - М.: Металлургия, 1982. - 376 с.
- Вертман А.В. Свойства расплавов железа / А.В. Вертман, А.М. Самарин. - М. : Наука, 1969. - 255 с.
- Архаров, В.И. Микрогетерогенное строение жидких металлов / В.И. Архаров, И.А. Новохатский // Доклады АН СССР, 1969. -188, № 5. - С. 1069.
- Баум, Б.А. Металлические жидкости - проблемы и гипотезы /Б.А. Баум. - М.: Наука, 1979. - 120 с.
- Жидкая сталь /Б.А. Баум, Г.А. Хасин, Г.В. Тягунов и др. - М. : Металлургия, 1984. -208 с.
- Попель П.С. Метастабильная микрогетерогенность расплавов в системах с эвтектикой и монотектикой и ее влияние на структуру сплава после затвердевания / П.С. Попель //Расплавы. - 2005, № 1. - С. 2248.
- Влияние термической обработки исходного расплава на структуру и свойства кристаллических слитков или отливок / П.С. Попель, В.Е. Сидоров, И.Г. Бродова и др. // Расплавы. - 2020. - № 1. - С. 1-34.
- Гаврилин, И.В. Основы модели микронеоднородного строения жидких металлов / И.В. Гаврилин // Повышение качества отливок и слитков. - Горький: Изд-во ГПИ, 1979. -Вып. 2. - С. 5.
- Гаврилин, И.В. Плавление и кристаллизация металлов и сплавов /И.В. Гаврилин. -Владимир: Влад. гос. ун-т, 2000. - 260 с.
- Структура и свойства жидкого железа / Г.В. Тягунов, Е.Е. Барышев, И.В. Ван-дышева и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия: Металлургия. - 2019. - Т. 19, № 3. - С. 13-23.
- Термодинамическая устойчивость, кинетика и механизмы распада нанокомпо-зитных структур в сплавах на основе Al / С.Г. Рассолов, Е.А. Свиридова, В.В. Максимов и др. // Металлофиз. новейшие технол. Аморфное и жидкое состояния. - 2015. -Т. 37, № 8. - С. 1089-1111.
- Барышев, Е.Е. Влияние структуры расплава на свойства жаропрочных никелевых сплавов в твердом состоянии / Е.Е. Барышев, А.Г. Тягунов, Н.Н. Степанова. - Екатеринбург: УрО РАН, 2010. - 199 с.
- Металлические жидкости. Стали и сплавы /Г.В. Тягунов, Е.Е. Барышев, В.С. Цепелев и др. - Екатеринбург: Изд-во УрФУ, 2016. - 358 с.
- Пат. №2680984 Российская Федерация, МПК G 01 N11/16, G0 1 N 27/00. Способ оценки равновесности металлических расплавов / Г.В. Тягунов, В.С. Цепелев, А.М. Поводатор, Е.Е. Барышев, В.В. Вьюхин, А.Г. Тягунов, В.С. Мушников. - № 2017146126; заявл. 26.12.2017; опубл. 01.03.2019, Бюл. №7.
- Валиев, Р.З. Структура и свойства металлических материалов с субмикрокристаллической структурой / Р.З. Валиев, A.B. Rop3uuKoe, P.P. MynwKoe // 0MM. -1992. - T. 73, № 4. - C. 70-86.
- Nazarov, A.A. On the nature of high internal stresses in ultrafine grained materials / A.A. Nazarov, A.E. Romanov, R.Z. Valiev //Nano-struct. Mater. - 1994. - V. 4, No 1. - P. 93-102.
- On the structure and strength of ultrafine-grained copper produced by severe plastic deformation / V.Yu. Gertsman, R. Birringer, R.Z. Valiev, H. Gleiter // Scripta Metall. Mater. - 1994. - V. 30, № 2. - Pp. 229-234.
- Neiman, G.V. Mechanical behaviour of nanocristalline Cu and Pd / G.V. Neiman, J.R. Weertman, R.W. Siegel // J. Mater. Res. -1991. - V. 6, No 5. - P. 1012-1027.
- Alexandrov, I.V. X-ray pattern simulation in textured nanostructured copper / I.V. Alexandrov, R.Z. Valiev // Nanostruct. Mater. - 1995. - V. 6, No 5-8. - P. 763-766.
- Гусев, А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А.И. Гусев. - М.: Физматлит, 2009. - 416 с.
- Christian, J.W. The Theory of Transformations in Metals and Alloys / J.W. Christian. -Oxford: Pergamon, 1965.
- Themperatures changes of structure in Al18Ni8Y5 amorphous alloy / S. Mudry, Y. Ku-lyk, B. Kotur et al. // Archives of Materials Science. - 2004. - V. 25, No 4. - P. 373-378.
- Шубников, А.В. Как растут кристаллы / А.В. Шубников. - М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1935. - 175 с.
- Johnson, R.A. Empirical potentials and their use in calculation of point defects in metals / R.A. Johnson // J. Phys. F. : Metall. Phys. - 1973. - V. 3, no 32. - P. 295-321.
