ЗАЛЕЖНОСТІ ВПЛИВУ ТЕМПЕРАТУРИ ПЕРЕГРІВУ НА ЗАРОДЖЕННЯ КРИСТАЛІВ У РОЗПЛАВАХ МЕТАЛІВ

Procesi littâ, 2023, Vol 3 (153), 34-40

Анотація

Роботу присвячено встановленню закономірностей впливу температури перегріву розплавів металів на переохолодження, при якому в них відбувається зародження кристалів, що зумовлює актуальність таких наукових досліджень. Через непрозорість металів, яка не дозволяє візуально простежити за зародженням і зростанням кристалів у процесі формування
литих заготовок із них, це завдання вирішувалося, зокрема, візуальним спостереженням досліджуваних процесів методом фізичного моделювання на прозорих органічних середовищах. Для проведення досліджень було розроблено методику фізичного моделювання та створено спеціальну експериментальну установку. При проведенні досліджень пробірку з модельним середовищем за допомогою касети поміщали в камеру, що термостатується. Із термостата в камеру подавався прозорий теплоносій (вода або спирт), температура якого поступово підвищувалася до заданого рівня (таким чином змінювалася температура перегріву модельного розплаву). Після відповідної витримки розплаву в перегрітому стані починали його охолодження з певною швидкістю шляхом охолодження теплоносія в термостаті за допомогою холодильного агрегату. В експериментах із прозорим модельним середовищем (салол товарний) візуальне спостереження процесів, що відбуваються в розплаві (зародження кристалів), здійснювали через прозорі грані. При потребі для більшої наочності спостережуваних камеру через прозорі грані камеру просвічували променем від лампи, а фіксацію процесів, що спостерігаються, проводили за допомогою фото- (відео) камери. Коли модельне середовище було непрозорим (галій технічний), для фіксації температури початку процесу кристалізації в пробірку з дослідним зразком опускали термопару, сигнал від якої виводився на екран ноутбука у вигляді кривої температурного охолодження. За характерними змінами на температурній кривій охолодження модельного середовища (через виділення тепла кристалізації) визначали величину переохолодження розплаву, при якому відбувається зародження кристалів. У ході досліджень виявлено, що вплив перегріву на переохолодження модельних середовищ зумовлений температурною залежністю однорідності випробуваних розплавів через нерівномірність розподілу наявних розчинних домішок. Якщо переносити результати фізичного моделювання на реальні об›єкти, вплив температури перегріву металевих розплавів на переохолодження, у якому відбувається зародження кристалів, найімовірніше, зумовлений зміною їхніх фізико-хімічних властивостей унаслідок розчинення домішок.