Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 65
Текст из файла (страница 65)
обр. тепловыми условиями К. При затвердевании нек-рого объема металла снижение темп-ры происходит не одновременно в различных его частях, поэтому К. распространяется постепенно от охлаждаемой поверхности кристаллизатора к центру, при этом образуется непрерывная поверхность раадела между твердой н жидкой фазами — т. н. фронт кристаллизации, При К. сплавов между твердой и жидкой фазами обраауется объем, где одновременно присутствуют как кристаллы, так и жидкость,— это переходная, или двухфазная, область.
Фронтом К. в этом случае является граница между двухфааной областью и жидкой фазой. Скорость фазового перехода иа жидкого в твердое состояние, или скорость К., зависит от тепловых условий К. н определяет внутреннюю структуру дендритного кристалла — размер сечений ветвей дендрита. Однако при одной и той же скорости К. размеры дендрнтного зерна в целом могут значительно меняться в аависимости от количества активных зародышей К. Иавестно, что К, металлов и сплавов протекает преимущественно по гетерогенной кинетике, т. е.
азродыши К. воаникают на подходящих по структуре и размеру подложках, поэтому размеры дендритных зерен в отливках и слитках зависят от количества естественных активных и искусственно активируемых твердых частиц примесей. Механизм К. под действием УЗ— . сложный фиаико-механич.процесс, зависящий от интенсивности УЗ, условий его введения в кристаллиэующийся расплав, чистоты нсидкого металла по твердым примесям и т. д. Механизм К.
свяаан, в частности, с интенсификацией сиеилвмавсввбмвка в улыираввукаввм иоле. При введении УЗ-вых колебаний высокой интенсивности непосредственно в жидкую часть слитка (рис. т, а) возникаес возможность криптАллизАцугя активного воздействия на расплав в предкристаллизацпонный период. Поглощение акуствч. энергии, интенсивное развитие кавитации и акустич. потоков (см. А кустичхские течекая) в расплаве приподят к дополвктельному нагреву жидкой фааы на 10— 1Ь *С и активации (схшчиванпю) нерастворимых примесей, в обы шых Рцс.
Г. Првацзпвальамг схемы эзецеаця ультраззука а расплав: а — прп зресталзззацец слвтзаз легких сплавов метекам запрермнаага лзхьэ; б — при закуумцаЛугааам переплаве тугаплаанах металлов; в — прк 4асавцам литье з услазвях всестороннего дазленва а г — прк эазваз плавке; у — ватачвцк ультразвука; У— жецкаа часть слитка; 3 — слетая (атлцзаа); 4 — крвсталлваатар (форма); б— расхалуемыа электрод; б — нагреватель. условиях не участвующих в процессе К.
Перегрев расплава устраняет возможность объемноп К. и переносит зону зарождения и роста кристаллов непосредственно к фронту К„ где активация примесей создает избыток активных центров К. Такое изменение условий аарождения и роста кристаллов позволяет при непрерывном литье легких сплавов сформировать сверхтонкую (измельченную) структуру — т. н. субдендритную (рис. 2).
Полученная структура не имеет депдритного строения, и каждое ее аерно по размеру меньше илн равно дендрптноп ячейке слитка, отлитого в тех же условиях, но беэ применения УЗ. Слитка процы)плен- ных сплавов иа основе алюминия с субдендритной структурой отличаются тонким строением границ айрен, повышенной плотностью, малым содержанием водорода, следствием чего является высокая технологич. пластичность.
Изготовленные вз слитков с субдендритной структурой деформированные полуфабрикаты (прутки, трубы и др.) наследу(от измельченную структуру и улучшенные фиаико-механич. свойства (пластичность, вязкость разрушения и т. п.). Если УЗ высокой интенсивности вводится в расплав череа затвердевшую часть слитка (рис. 1,б) или отливки (рис. 1,а), кавитациониое воздействие на фронт К. выаывает обламывание ветвей растущих дендритных кристаллов н вынос обломков твердой фазы акустич.
потоками е объем жидкой части слитка, увеличивая тем самым число центров К. и вызывая пере- охлаждение расплава. Измельченке структуры литого металла в этом случае происходит вследствие переохлаждения расплава и усиления объдмной К., т. е. зарождения центров 11. в объеме жидкой части сш(тка и последующего роста кристаллов в условиях слабого переохлаждения до тех пор, пока они не достигнут фронта К. При этом измелъчение литого зерна, как правило, сопровождается укрупнением деущритных веточек. Если череа фронт К, передать в асплав УЗ-вые колебания малой докавитацвонной) интенсивности (рис.
1,г), кан это имеет место, напр,, при заикой плавке, то з этом случае механиам К. определяется только скоростшо и конфигурацией возникающих акустпч. потоков. Режим УЗ-ваго воздействия на процесс аокной планки выбирают таким образом, чтобы вблизи фронта К. возникали потоки замкнутого типа со скоростями яа 1 — 2 порядка выше скорости К., направление к-рых проходит вдоль фронта К., а аатем внутрь расплавленной воны.
Потоки выравнивают температурное поле у фронта К., сглаживая микрореггьеф последнего п аиачительно уменьшая дпффуаиовную зону, тем самым они интенсифицируют процесс ванной очистки от растворимых примесей и позволяют повысить глубниу очистки. Напр., при ванной плавке алюминия с примененном УЗ-вой обработки удается улуч- 275 кюРи ТОчкА Рис. 2. Слиток ич легированного алюминиевого сплава, полученного методом непрерывного литья: е и» вЂ” его манро- (х 1,0) и микроструктура (х 150) при литье бев УЗ-воа обработки (разиер яендрнтного черна 400 — 500 мкм, размер ветви денприта 30 — 35 мки); б н г — его лгакро- н мнкрострунтура при литье с уз-вой обработкой (размер субдендрнтного зерна 15 — 25 м«гл«). шить чистоту металла более чем на два порядка по сравнению с чистотой алюминия, полученного по традиционной схеме ванной плавки без УЗ.
Нри УЗ-вой К. металлов и сплавов в промышленных условиях в качестве источника УЗ применяются лазиитогягрикциояные яреобравоеатели большой мощности (от 4 кВт и выше), работающие на частотах 18 — 22 кГц (при дуговом переплаве используются преобразователи с более низкими частотами — до 9 кГц). Для контвктного введения УЗ непосредственно в расплавленный металл применяют колебательные системы с концентрагяорами УЗ и волноводами-излучателяыи из тугоплавких кавитационно и химически стойких материалов. Литл Капустин А.
П., Влияние ультразвука на кинетику кристаллизации, М., !962; 3 с к н н Г. И., Ультрвввуковая обработка расплаючевйого алюминия, М., 1965; А б р в и о в О В., Кристаллизация металлов в ультразвуковом поле, М., 1972; Д о б а т к гт и В. и„ Э си я и Г. И., Б о р о В!1 к о В а С. И,, «Физика и химин обработки материалов», 1976, ге 6, о. 14 — 17: Б а л а н д и н Г. Ф., Форйнрование кристаллического строения отливок, 2 кзд., М., 1973; 3 с к и н Г. И., Ультраввук шагнул в металлургию, М., 1975. г. и. э КЮРИ ТОЧКА — температура О, при к-рой система взаимодейству)ощих частиц, напр.
кристаллич. тело, теряет устойчивость и переходит без поглощении или выделения тепла в новое состояние, отличающееся от исходного симметрией и фиаич. свойствами. Напр., у ферромагнетиков при понижении темп-ры Т в К. т. (Г = О) 176 ЛИНЗА имеет место переход иа парамагнитного в ферромагнитное состояние (см. Оеррояаенетизя); у сегнетоэлектриков в К. т. осуществляется переход из неполярной (параэлектрпч.) в полярную (сегнетоэлектрич.) фаау (см. Сегнетеэлеятричсство), Почти во всех случаях ниже К. т.
имеет место более низкая симметрия (напр., кристаллнч. ячейка при Т ) В кубическая, а при Т ч„В тетрагональная), Переход через К, т. сопровождается рядом аномалий в температурных аависимостях параметров вещества: диэлектрич. и магнитной проиицаемостей, модулей упругости, скорости звуковых воли, теплоемкости, коэфф, теплового расширения и др.
Выше К. т. магнитная и диэлектрическая проницаемости следуют закону Кюри — Вейса. е — Л1(Т вЂ” й), где  — постоянная Кюри — Кейса, характерная для данного вещества, Т— абсолютная темп-ра. ЛИЫЗА акустическая— устройство, осуществляющее фокусировку звука посредством изменения длины акустич. пути и арсломлениа звука на границе раздела между материалом линзы и окружающей ее средой. Подобно оптич. лиивам, акустич. Л, ограничены двумя рабочими поверхностями и выполняются из материала, скорость авука в к-ром с, отлична от скорости авука в окружающей среде сг. Акустич. Л.
могут быть иаготовлеиы из твердых веществ, жидкостей или газов. В последних двух случаях жидкость или гаа закл1очают в оболочку, к-рая должна быть достаточно тонкои, чтобы обеспечить максимальное прохождение энергии и незначительное дополнительное отклонение лучей при преломлении. Свойства Л. определяются свойствами материала, из к-рого она изготовлена, и свойствами окружающей среды, а также формой преломляющих поверхностей Л. В аависимости от атой формы Л. бывают плоско-выпуклыми, Переход через К. т. является фазовым переходом 2-го рода, характеризующимся плавным спаданием параметра перехода (например, спонтанной поляризации или намагниченности) по мере роста температуры Т и обращением его в нуль при Т = В, отсутствием поглощения вли выделения теплоты при переходе и отсутствием эффекта переохлаждения нли перегрева.
При нагревании системы в К. т. рааупорядочивающее действие тепловых движений частиц не компенсируется силами вааимодействия (электрич., магнитными или др.), чем и обусловлена потеря динамич. устойчивости системы и переход ее в состояние, характеризуемое более высокой симметрией. Ли . Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Статястачееяая Физика, 2 изд., М., 1994 (Теоретяч. фазица, т.ь); П е яс о э с а и В С. П., Магветцзм, М., 1971. Р. Е. Насказав. плоско-вогнутыми, двояковыпуклыми, двояковогнутыми и выпукло-вогнутыми. Л., обрааующие сходящиеся волновые фронты, наа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
