Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Изучение кристаллизационных процессов тройных сплавов с целью оценки их склонности к неравновесной кристаллизации

Диссертация: Изучение кристаллизационных процессов тройных сплавов с целью оценки их склонности к неравновесной кристаллизации
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Актуальность второй части работы, в которой рассмотрена кристаллизация сплавов системы Си-№-Мп, определяется значительным количеством используемых сплавов этой системы и недостатком сведений о кристаллизационных процессах этих сплавов в области от Си+(30−40)%Мп до №+(55−65)%Мп. В диаграмме состояния тройной системы Си-№-Мп неясным является вопрос о соприкосновении поверхностей ликвидуса… Читать ещё >

Содержание

  • ЧАСТЬ 1. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СПЛАВОВ ТРЁХКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ
  • Глава 1. 1 Аналитический обзор литературы
    • 1. 1. 1. Способы описания границ фазовых областей в тройных диаграммах состояния
    • 1. 1. 2. Способы определения положения конод в двухфазных областях
    • 1. 1. 3. Расчёт процессов кристаллизации сплавов в тройных диаграммах состояния
    • 1. 1. 4. Частично неравновесная кристаллизация тройных сплавов твёрдых растворов
    • 1. 1. 5. Внутрикристаллитная ликвация в тройных сплавах
    • 1. 1. 6. Механизм изменения состава фаз при кристаллизации в двойных системах с ретроградным солидусом

Изучение кристаллизационных процессов тройных сплавов с целью оценки их склонности к неравновесной кристаллизации (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В настоящее время отмечается неуклонный рост требований к качеству литых деталей, которое во многом определяется структурой сплавов. Управление литой структурой невозможно без понимания особенностей неравновесной кристаллизации сплавов. Для двойных сплавов считается, что склонность к неравновесному процессу определяется величиной их температурного интервала кристаллизации. Для многокомпонентных, в частности тройных сплавов, величина температурного интервала кристаллизации не позволяет надёжно оценивать их склонность к неравновесному переходу из жидкого состояния в твёрдое, так как в общем случае этот интервал складывается из неоднородных процессов — кристаллизации твердого раствора, кристаллизации двойных эвтектик, перитектических превращений и т. д. Поскольку число используемых тройных сплавов очень велико, разработка научно обоснованного критерия для оценки склонности тройных сплавов к неравновесной кристаллизации является крайне актуальной задачей. Именно решению этой задачи посвящена первая часть диссертационной работы.

Актуальность второй части работы, в которой рассмотрена кристаллизация сплавов системы Си-№-Мп, определяется значительным количеством используемых сплавов этой системы и недостатком сведений о кристаллизационных процессах этих сплавов в области от Си+(30−40)%Мп до №+(55−65)%Мп. В диаграмме состояния тройной системы Си-№-Мп неясным является вопрос о соприкосновении поверхностей ликвидуса и солидуса этой тройной диаграммы по линии, соединяющей точки минимумов в двойных диаграммах Си-Мп и №-Мп. Если эта линия существует, на ней должны находиться тройные сплавы, кристаллизующиеся при постоянной температуре. В таких сплавах должна отсутствовать внутрикристаллическая и дендритная ликвация. Литые заготовки из подобных сплавов не нуждались бы в гомогенизирующих отжигах.

Цель работы: разработка научно обоснованного способа оценки склонности к неравновесной кристаллизации тройных сплавов в отливках, основанного на подробном анализе механизма кристаллизации. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Разработать графическую методику расчётного описания процесса кристаллизации сплавов с использованием равновесных диаграмм трёх-компонентных систем, как модельных, так и реальных, не требующую термодинамических данных;

2. Проанализировать равновесную и неравновесную кристаллизацию твёрдых растворов и моновариантных эвтектик в модельных и реальных трёхкомпонентных системах с учётом механизмов «распада» и «взаимодействия», что позволило бы определять потенциальную склонность к неравновесной кристаллизации;

3. Расчётными методами и экспериментально проанализировать внутрикристаллитную ликвацию в сплавах тройных систем с непрерывным рядом твёрдых растворов, в которых коэффициент распределения одного из компонентов проходит через единицу, и выяснить, как это отразится на литой структуре сплава;

4. Провести анализ кристаллизации сплавов в системе Си-№-Мп и уточнить область диаграммы, прилегающую к минимуму в системе Си-Мп с помощью расчётов и экспериментально, чтобы выяснить, имеются ли в ней тройные сплавы с нулевым интервалом кристаллизации;

5. Разработать основы технологии выплавки сплавов Си-№-Мп с содержанием марганца более 40%.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. Разработан универсальный «графический» метод расчёта кристаллизации сплавов в модельных трехкомпонентных системах, пригодный для анализа реальных систем, термодинамические данные для которых отсутствуют. Способ успешно опробован на сплавах системы Си-М-Мп.

2. Показано, что склонность сплавов твёрдых растворов и моновариантных эвтектик в трехкомпонентных системах к неравновесной кристаллизации можно оценить по вкладу процесса «взаимодействия» в образование твёрдой фазы: чем этот вклад больше, тем больше склонность к неравновесной кристаллизации.

3. Изучена внутрикристаллитная и дендритная ликвация в сплавах твёрдых растворах. Расчётными методами показано, что коэффициент распределения одного из компонентов при кристаллизации может проходить через единицу. Данный факт экспериментально подтвёрждён на примере сплавов системы Си-№-Мп.

4. Расчётными методами и экспериментально установлено, что на диаграмме Си-№-Мп отсутствует линия, по которой располагаются сплавы с нулевым интервалом кристаллизации. Построена уточнённая область диаграммы состояния этой системы от 0 до 20%№ и от 30 до 50%Мп. Эти уточнённые данные позволяют находить на диаграмме Си-" №-Мп сплавы с минимальным интервалом кристаллизации.

5. Успешно опробована предложенная технология выплавки высокомарганцевых сплавов (>40%Мп) системы Си-М-Мп в производственных условиях ЗАО «Аларм» .

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.И., Воробьева В. П., Зырянов A.M. Кинематические модели фазовых диаграмм с конгруэнтной кристаллизацией твердых растворов // Рост монокристаллов и тепломассоперенос (ICSC-2005) / Сб. тр. 6-й межд. конф. Обнинск: ГНЦРФ-ФЭИ, 2005. Т. 1. С. 112−118.
  2. H.A. Диаграммы состояния тройных и четверных систем: Учебное пособие для вузов. М.: Изд. дом МИСиС, 2007. 360 с.
  3. Г. М., Ротенберг В. А., Цурган Л. С. О направлении ко-нод в двухфазных областях изотермических разрезов тройных систем // Изв. вуз. цветная металлургия. 1972. № 4. С. 99−104.
  4. Ф.С. Об одном способе обработки данных при построении изотермических разрезов тройных систем. // Изв. вуз. цветная металлургия. 1972. № 4. С. 105−108.
  5. A.A. Металловедение. М.: Металлургиздат, 1956. 494 с.
  6. .Г. Металлография. М.: Металлургия, 1990. 333 с.
  7. Металловедение: Т. 1. Основы металловедения: учеб. пособ. для вуз. / И. И. Новиков, B.C. Золоторевский, В. К. Портной и др.- Под ред. B.C. Золоторевского. М.: Изд. дом МИСиС, 2009. 492 с.
  8. М.В., Беляев И. В., Сидоров Е. В. Кристаллизация сплавов и направленное затвердевание отливок. Владимир: Владим. гос. ун-т, 2002.214 с.
  9. А.Р., Глазов В. М. Физические свойства электронных расплавов. М:. Наука, 1980. 293 с.
  10. И.В. О ходе кристаллизации твердых растворов // Тр. Дальневост. политехи, ин-та. Владивосток, 1941. Вып. 26. С. 5−29.
  11. Е.В. О равновесной кристаллизации трехкомпонентных сплавов твердых растворов // Изв. вуз. цветная металлургия. 2007. № 4. С. 41−44.
  12. Е.Г., Пикунов M.В. Расчёт неравновесной кристаллизации сплавов твёрдых растворов // Изв. вуз. цветная металлургия. 1996. № 6. С. 24−27.
  13. М.В., Пилецкая Е. Г. К вопросу о моделировании неравновесной кристаллизации // Изв. вуз. цветная металлургия. 1999. № 4. С. 50−52.
  14. Won Y.M., Thomas B.G. Simple model of microsegregation during solidification of steels // Metallurgical and materials transactions A. 2001. Vol. 32, № 7. P. 1755−1767.
  15. Dantzig J.A., Rappaz M. Solidification. Lausanne.: Efpl Press, 2009.621 p.
  16. Д.А. Вопросы теории сплавов алюминия. M.: Металлург-издат, 1951. 256 с.
  17. И.И., Золоторевский B.C. Дендритная ликвация в сплавах. М.: Наука, 1966. 155 с.
  18. Е.В., Пикунов М. В., Драпала Я. О коэффициентах распределения компонентов и некоторых закономерностях кристаллизации сплавов твёрдых растворов в многокомпонентных системах // Изв. вуз. чёрная металлургия. 2007. № 5. С. 3−8.
  19. Cohen M., Kimball W.P. On the Equilibrium Solidification of Solid Solutions // Metals Technology. 1940. Vol. 7, № 8. P. 1256−1259.
  20. M.B. Анализ равновесной кристаллизации твердого раствора // Изв. вуз. цветная металлургия. 1959. № 5. С. 151−158.
  21. М.В. О кристаллизации твердого раствора // ЖФХ. 1959. Т. 33, Вып. 10. С. 2253−2258.
  22. В.Е., Пикунов М. В. Частично неравновесная кристаллизация сплавов твёрдых растворов в тройных системах // Изв. вуз. чёрная металлургия. 2011. № 3. С. 3−11.
  23. И.Н. Дендритная ликвация в стали. М.: Металлургиздат, 1958.206 с.
  24. И.Н., Масленков С. Б. Дендритная ликвация в сталях и сплавах. М.: Металлургия, 1977. 222 с.
  25. ASM Handbook. Alloy Phase Diagrams. / Edited by P. Nash, A. Nash, H. Baker, H. Okamoto. Ohio: ASM International Metals Park OH, Vol. 3. 1992. 1741 p.
  26. В.Я., Озерова М. И., Фиалков Ю. Я. Основы физико-химического анализа. М.: Наука, 1976. 503 с.
  27. Miettinen J. Thermodynamic description of the Cu-Mn-Ni system at the Cu-Ni side // Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry. 2003. Vol. 27, № 2. P. 147−152.
  28. В.Я., Погодин C.A. Основные начала физико- химического анализа. М.: Академия наук СССР, 1947. 876 с.
  29. Schurmann Е., Prinz В. Schmeizgleigewichte nickelreicher und kupferreicher Kupfer-Mangan-Nickel Legierungen // Z. Metallkunde. 1974. Bd. 65.H.8. S. 535−539.
  30. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди: Справочник / М. Е. Дриц, Н. Р. Бочвар, Л. С. Гузей и др.- Под ред. М. Е. Дрица. М.: Наука, 1979. 248 с.
  31. Sun W.H., Xu Н.Н., Du Y., Liu S.H., et. al. Experimental investigation and thermodynamic modeling of the Cu-Mn-Ni system // Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry. 2009. Vol. 33, № 4. P. 642−649.
  32. M.B., Сидоров E.B. Диаграммы состояния трёхкомпо-нентных систем неограниченных твёрдых растворов с температурным экстремумом // Изв. вуз. чёрная металлургия. 2008. № 1. С. 7−10.
  33. М.В., Сидоров Е. В. О строении диаграммы состояния системы Cu-Ni-Mn // Изв. вуз. чёрная металлургия. 2008. № 5. С. 3−6.
  34. Ю.В. Исследование закономерностей кристаллизации сплавов и затвердевания отливок с целыо формирования требуемых структуры и свойств литых постоянных магнитов: Автореф. дис.. канд. техн. наук. М., 2011.26 с.
  35. А.П., Смирягина Н. А., Белова А. В. Промышленные цветные металлы и сплавы: Справочник / Под ред. А. П. Смирягина. 3-е изд. М.: Металлургия, 1974, 488 с.
  36. Precision electrical resistance material // Precision metal specialists / Non ferrous stockholders ltd. URL: http://www.non-ferrous.co.uk/niclal.asp (дата обращения 3.02.2010).
  37. Бао-Чан Ч. Изучение тройных медных сплавов Медь-Никель-Марганец//Изв. вуз. цветная металлургия. 1958. № 5. С. 107−115.
  38. Сплавы марганца с медью, никелем и цинком: сб. работ / Р. И. Агладзе, В. М. Мохов, Л. И. Топчиашвили и др.- Под ред. Р. И. Агладзе. М.: Наука, 1954.
  39. О.Е., Фёдоров В. Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: Справочник. / Под ред. О. Е. Осинцева. М.: Машиностроение, 2004. 336 с.
  40. А.И. Исследование и разработка технологии получения сплавов системы Cu-Ni-Mn методом механического легирования для высокотемпературной пайки: Дисс.. канд. техн. наук / НИТУ МИСиС. М., 2009. 115 с.
  41. Wald F.V., Cocks F.H. Investigation of Copper-Manganese-Nickel Alloys for Dental Purposes // Journal оf Dental Research. 1971. Vol. 50, № 1, P. 48−59.
  42. Wright S.R., Cocks F.H., Gettleman L. Corrosion Behavior of Au and Ag Modified Cu-Ni-Mn Alloys // Journal of Dental Research. 1980 Vol. 59, № 4. P. 708−715.
  43. M., Клемм X. Способы металлографического травления: Справочник. M.: Металлургия, 1988. 400 с.
  44. А.В. Влияние травления на микротвёрдость сплавов Cu-Ni-Mn // Металловедение и термическая обработка металлов. 1960. № 1. С. 435.
  45. РАБОТЫ АВТОРА, В КОТОРЫХ ИЗЛОЖЕНЫ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ
  46. В.Е., Пикунов М. В. О существовании линии температурного минимума в диаграмме системы Cu-Ni-Mn // Изв. вуз. Чёрная металлургия. 2010. № з. с. 49−52.
  47. М.В., Баженов В. Е. Особенности кристаллизации сплавов твердых растворов // Изв. вуз. Чёрная металлургия. 2010. № 11. С. 3−12.
  48. В.Е., Пикунов М. В. Частично неравновесная кристаллизация сплавов твёрдых растворов в тройных системах // Изв. вуз. Чёрная металлургия. 2011. № 3. С. 3−11.
  49. М.В., Баженов В. Е., Сидоров Е. В. Определение положения конод в двухфазных областях трёхкомпонентных систем // Изв. вуз. Чёрная металлургия. 2012. № 3. С. 55−58.
  50. В.Е. О диаграмме состояния системы Cu-Ni-Mn // Изв. вуз. Цветная металлургия. 2013. № 1. С. 49−55.
  51. В.Е., Пикунов М. В. О внутрикристаллитной ликвации в тройных сплавах твёрдых растворах // Изв. вуз. Цветная металлургия. 2013. № 2. С. 21−25.
  52. В.Е., Пикунов М. В. Особенности кристаллизации двойной эвтектики в трехкомпонеитной системе // Изв. вуз. Чёрная металлургия. 2013. № 1.С. 37−45.
  53. В.Е., Пикунов М. В. Механизм изменения состава и массы фаз при двухфазных равновесиях в двойных системах // ФММ. 2013. том. 114, № 3. С. 247−255.
  54. В.Е. Компьютерное моделирование процессов кристаллизации тройных сплавов системы Cu-Ni-Mn // Прогрессивные Литейные технологии / Труды 5-ой международной научно-практической конференции. М.: Лаборатория рекламы и печати, 2009. С. 41−42.
  55. B.E. О кристаллизации сплавов системы Cu-Ni-Mn // Цветные металлы 2012 / Сб. научн. статей. Красноярск: Версо, 2012. С. 729−736.
  56. В.Е., Пикунов М. В. Внутрикристаллитная и дендритная ликвация в литых тройных сплавах // Цветные металлы 2012 / Сб. научн. статей. Красноярск: Версо, 2012. С. 736−744.
  57. Использование результатов работы.
  58. А.Г., Свяжин А. Г., Арабей А. Б., Баженов В. Е., Корчагин A.M., Фарбер В. М., Киндоп В. Э. Нитриды титана в трубной стали // Изв. вуз. Чёрная металлургия. 2012. № 7. С. 3−11.
  59. А.Г., Арабей А. Б., Луценко А. Н., Пикунов М. В., Немти-нов A.A. Роль кремния в формировании макро- и микроструктуры высокопрочных сталей // Изв. вуз. Чёрная металлургия. 2010. № 5. С. 8−17.
  60. В.Е., Пикунов М. В. Определение углеродного эквивалента чугунов с помощью программы thermo-calc // Изв. вуз. Чёрная металлургия. 2011. № 11. С. 20−23.
  61. В.Е., Пикунов. М.В. О механизме возникновения графита при кристаллизации чугунов // Изв. вуз. Чёрная металлургия. 2012. № 5. С. 50−56.
  62. В.Е., Пашков И. Н., Пикунов М. В. Изучение кристаллизационных процессов при пайке меди медно-фосфорным припоем с целыо управления структурой паяного шва // Изв. вуз. Цветная металлургия. 2012. № 4. С. 35−40.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!