ПРО МЕХАНІЗМ ВПЛИВУ ПРУЖНИХ КОЛИВАНЬ НА ЗАРОДЖЕННЯ КРИСТАЛІВ У МЕТАЛАХ
DOI:
https://doi.org/10.15407/plit2026.01.012Ключові слова:
металеві сплави, органічні середовища, переохолодження, зародження кристалів, кристалізація, ультразвук, вібраціяАнотація
Роботу присвячено дослідженню механізмів зародження кристалів у розплавах металів в умовах впливу пружних коливань. Для проведення досліджень застосовано метод фізичного моделювання, у яких як об’єкти вивчення використано низькотемпературні (tпл. ≤ 100°С) металеві сплави Вуда й Розе та прозорі органічні середовища салол, камфен та дифеніламін. Експерименти проведено на об’ємних дослідних зразках в скляних пробірках (∅ 8 мм). Показано, що зовнішні силові впливи, зокрема вібрація та ультразвук, можуть бути ефективними прийомами для керування процесом кристалізації металів. Для всіх досліджуваних сплавів та середовищ вплив вібрації та ультразвуку на дослідні зразки призводив до зменшення переохолодження, при якому відбувалося зародження кристалів. При цьому ефект від впливу пружних коливань обох типів істотно вищий для дослідних зразків, у які були введені додаткові тверді підкладки (кварцові піщинки та сталеві кульки). У літературі описано різні фактори впливу пружних хвиль на зародження кристалів у розплавах металів, а саме: зниження в’язкості та, відповідно, зменшення міжфазної енергії; поява флуктуацій тем- ператур і густин, пов’язаних із локальними змінами тисків. На підставі отриманих результатів встановлено, що механізм впливу пружних хвиль (вібрації та ультразвуку) на первинне зарод- ження кристалів у розплавах металів полягає в механічному впливі на адсорбовані кристалічні зародки на поверхнях підкладок (стінок форм, твердих домішок). Пружні коливання (вібрація та ультразвук) підвищує швидкість зародження кристалів через те, що механічне тертя твердих підкладок між собою і зі стінками ливарних форм, а також кавітаційна ерозія створюють на поверхнях адсорбованих зародків ступені росту (дислокації).
Посилання
Ono, A. (1980). Solidification of metals. Metallurgiya. [in Russian].
Flemings, M. C. (1977). Solidification processing. Mir. [in Russian].
Efimov, V. A. (1976). Steel casting and crystallization. Metallurgiya. [in Russian].
Taranov, E. D., Nuradinov, A. S., Eldarkhanov, A. S., & Duka, V. M. (2011). Influence of vibration on crystallization, structure and properties of semi-continuously cast billets. Protsessy lit'ya, (5), 44-49. [in Russian].
Nuradinov, A. S., Nogovitsyn, A. V., Nuradinov, I. A., & Zubenina, N. F. (2019). External thermomechanical action as a factor in controlling the formation of cast billet structure. Protsessy lit'ya, (4), 11-19. [in Russian].
Nuradinov, A. S., Prygunova, A. G., Sheigam, V. Yu., Vernidub, A. G., & Nuradinov, I. A. (2020). Physical methods for controlling metal structure formation. Metal i lit'e Ukrainy, (2), 64-71. [in Russian].
Eldarchanov, A., Figovsky, O., & Nuradinov, A. (2014). Influence of vibration on continuously cast blooms. Scientific Israel - Technological Advantages, 16(1-2), 225-228. [in English]
Nuradinov, A. S., Narivskyi, A. V., Nuradinov, I. A., et al. (2021). Structure formation processes in steel ingots under thermomechanical action on solidifying metal. Protsessy littya, (4), 22-30. [in Ukrainian].
Sheigam, V. Yu., Prygunova, A. G., Koshelev, M. V., Nuradinov, A. S., et al. (2021). Control of casting structure through the open riser surface. Protsessy littya, (4), 30-40. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/plit2021.04.030
Nuradinov, A. S., Nogovitsyn, A. V., & Nuradinov, I. A. (2020). Research on the possibility of controlling the formation of crystal structure of metal alloys. Science and Innovation, 16(4), 67-73. [in English]. https://doi.org/10.15407/scine16.04.067
Campbell, I. (1981). Effects of vibration during solidification. International Metals Reviews, (2), 71-108. [in English]. https://doi.org/10.1179/imtr.1981.26.1.71
Chystiakov, O. V., Nuradinov, A. S., Nogovitsyn, O. V., Sirenko, K. A., Baranov, I. R., & Nuradinov, I. A. (2025). Methodology for studying crystal nucleation mechanisms in metal melts depending on their volume and shape. Metaloznavstvo ta obrobka metaliv, (2), 47-58. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/mom2025.02.047
Ovsienko, D. E. (1994). Nucleation and growth of crystals from the melt. Naukova Dumka. [in Russian]
Jinku, Y., Qi, Q., Lian, L., Qihua, J., & Dongying, N. (2010). Investigation on the undercooling and crystallization of pure aluminum melt by DSC. Phase Transitions, 83(7), 543-549. [in English]. https://doi.org/10.1080/01411594.2010.499711
Mei, Q., & Li, J. (2016). Dependence of liquid supercooling on liquid overheating levels of Al small particles. Materials, 9(1), Article 7, 1-8. [in English]. https://doi.org/10.3390/ma9010007
Mezhidov, V. Kh., Nuradinov, A. S., Eldarkhanov, A. S., & Taranov, E. D. (2010). On the mechanism of formation and growth of crystal nuclei in melts. Protsessy lit'ya, (6), 3-7. [in Russian].
DSTU EN ISO 3104:2022. (2022). Petroleum products. Transparent and opaque liquids. Determination of kinematic viscosity and calculation of dynamic viscosity. [in Ukrainian].
Fedotkin, I. M., & Gulyi, I. S. (1997). Cavitation, cavitation equipment and technology and their industrial applications. Poligrafkniga. [in Russian].
Volmer, M. (1986). Kinetics of new phase formation. Nauka. [in Russian].
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
