Металлических соединений

К модификаторам I рода относятся такие, которые образуют в расплаве высокодисперсную взвесь. Частицы этой взвеси служат зародышами, вокруг которых образуются и растут кристаллы. Для металлических расплавов такими модификаторами могут быть тугоплавкие металлы или их соединения, частицы которых находятся во взвешенном состоянии в предкристал-лизационный период. К ним относятся, например, Ti, V, В, Al, Zr, Nb и их нитриды.

Т. 2: Поверхностное натяжение и термодинамика металлических расплавов.—

Описаны методы и аппаратура для изучения поверхностного натяжения и испарения металлических расплавов. Рассмотрены корреляции поверхностного-натяжения металлов с их объемными свойствами. Изложены результаты изучения плотности и поверхностного натяжения расплавов многочисленных бинарных металлических систем, рассматривается аппроксимация изотерм поверхностного натяжения различными уравнениями. Представлены данные экспериментальных ис--следований термодинамических свойств жидких бинарных сплавов железа и кобальта с оловом и золотом, никеля с оловом, золотом, германием, индием и медью, серебра с редкоземельными металлами (La, Ce, Pr, Nd, Cd) и иттрием. Освещена,

Рассмотрены различные аспекты взаимодействия металлических расплавов с твердыми металлами и стекломассой. Смачивание жидкими металлами и их растекание по твердым рассматривается преимущественно в системах, где эти про-дессы осложнены взаимодействием компонентов, приводящим к образованию промежуточных фаз. Рассмотрено растекание в модельных системах (Sn—Mo и In—Со) и в бинарных системах железа, кобальта, никеля с алюминием и оловом, в том числе растекание олова по станнидам металлов. Излагаются результаты изучения кинетики и механизма растворения многих переходных металлов в жидком алюминии и некоторых карбидов в металлических расплавах. Описаны процессы роста промежуточных фаз на границе расплав — твердый металл, в. условиях одновременного растворения последнего. Рассмотрено взаимодействие расплавов на основе олова с силикатной стекломассой.

15. Н а и д и ч Ю. В., К о л е с н и ч е н к о Г. А. Взаимодействие металлических расплавов с поверхностью алмаза и графита. «Наукова думка», К., 1967.

Изучение закономерностей взаимодействия металлических расплавов с тонкими пленками металлов, нанесенными на неметаллические материалы, изменение степени смачивания (краевого угла) и адгезии расплав — металлическая пленка — подложка в зависимости от свойств контактирующих фаз, толщины металлизацион-ного слоя и других факторов позволяет выяснить механизм образования связей жидкого металла с твердой фазой, строение напыленных пленок, характер их взаимодействия с расплавом металла. Результаты таких исследований являются основой для разработки технологии металлизации и пайки неметаллических материалов.

Плотность и а во всей области концентраций изучены для двенадцати двойных систем на основе железа. Полученные данные о р рассмотренных в обзоре систем обладают в пределах ошибок эксперимента довольно высокой надежностью (исключение составляют расплавы, взаимодействующие с контактирующими твердыми материалами). Результаты различных исследователей удовлетворительно согласуются между собой. В области исследований р металлических расплавов насущной проблемой становится повышение точности определения р по крайней мере на порядок, с тем, чтобы можно было надежно по экспериментальным данным искать взаимосвязь между объемными и структурными изменениями расплавов с температурой.

Надежность данных по определению а металлических расплавов на основе железа не определяется только точностью методики. Первостепенное значение играют чистота объектов исследования и условий проведения экспериментов, а также степень взаимодействия расплавов с контактирующими материалами. Отсутствием стандартизации этих условий можно объяснить сильно отличающиеся данные о а различных исследователей, пользующихся одним и тем же методом.

ИЗУЧЕНИЕ КАПИЛЛЯРНОГО ДВИЖЕНИЯ НЕСМАЧИВАЮЩИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ

Как известно, пропитка капиллярно-пористых тел несмачивающими расплавами может иметь место лишь под воздействием внешнего давления. Поэтому определение зависимости минимального давления, необходимого для продавливания несмачивающих металлических расплавов через поры огнеупорных изделий, от размера пор и свойств расплавов представляет как практический, так и теоретический интерес.

Известны работы [1 — 4], в которых определялось давление продавливания несмачивающих металлических расплавов через пористые тела, которое увязывалось, в основном, с величиной поверхностного натяжения расплавов и крупностью песка, используемого для изготовления изделий, или применялось для определения размера пор по выражению:

Порошкообразные наплавочные материалы представляют собой механическую смесь зерен металлов, ферросплавов и металлических соединений с углеродом. Химический состав некоторых из них (%) и твердость однослойной наплавки приведены ниже:

Кроме рассмотренных металлических соединений, существует и ряд других, обозначаемых а, %, 6, (.i, R, S, Т, W и т. д., но о них будет сказано при рассмотрении конкретных сплавов.

Влияние твердого раствора основы. Установлено, что максимальной жаропрочностью обладают сплавы, структура которых состоит из насыщенного твердого раствора и упрочняющих составляющих — карбидов или металлических соединений. Такая структура характерна для сплавов весьма сложного состава, содержащих определенные легирующие элементы.

Термическая обработка дисперсионно твердеющих сплавов состоит из двух последовательных операций: 1) закалки с температур 1000— 1300° С для перевода выделившихся при предшествующей обработке карбидов и металлических соединений в твердый раствор; 2) старения — длительной выдержки при температуре 650—850° С для выделения избыточных фаз в мелкодисперсной форме.

В сталях второй группы увеличение жаропрочности обусловлено образованием металлических соединений при старении или во время работы при высоких температурах. Механизм повышения интерметаллическими соединениями сопротивления сплава пластической деформации при рабочих температурах аналогичен механизму упрочнения сплава карбидными фазами.

Жаропрочность сплавов на основе Ni обусловливается образованием упрочняющих металлических соединений Ni с Ti и Ni с А1 в твердом растворе. В отличие от сталей в сплавах на основе Ni карбиды не образуются, поскольку они содержат незначительное количество С.

При распаде пересыщенного твердого раствора образуются упрочняющие металлические соединения, увеличивающие сопротивление пластической деформации при высоких температурах и повышающие жаропрочность сплава. Длительные выдержки при высоких температурах сопровождаются увеличением частичек металлических соединений, приводящих к разупрочнению сплава и ухудшению его жаропрочности.

Образование металлических соединений между атомами железа и атомами легирующих элементов вызывает изменения механических, физических и химических свойств.

При содержании углерода в количестве, недостаточном для образования карбидов со всеми присутствующими карбидообразую-щими элементами, карбиды будут образовываться теми элементами, которые обладают наибольшим химическим сродством с углеродом. Элементы с малым химическим сродством к углероду останутся в этом случае в твердом растворе или в виде других металлических соединений.

Наиболее перспективными являются ниобиевые сплавы, легированные молибденом, вольфрамом, ванадием, титаном и танталом, образующими с ниобием неограниченные твердые растворы 'с добавлением алюминия, хрома, циркония, кремния и бора, которые как в чистом виде, так и в форме металлических соединений играют роль упрочнителей.

Легирующие элементы в стали, растворяясь в феррите и цементите, образуют легированный феррит, например Fea (С, Cr), Fea (С, Мо) и т. д. и легированный цементит, например (Fe, Cr)3C, (Fe, Mn)3C и т. д. Легирующие элементы могут присутствовать в стали в виде металлических соединений (FeCr, Fe,We, Fe,Mo6), а также в виде самостоятельных карбидов (Cr23Ce, VC, NbC и т. д.). Легированный феррит отличается более высокой твердостью, чем нелегированный, поскольку введение легирующих элементов увеличивает силы связи атомов в кристаллической решетке. Ударная вязкость при легировании феррита элементами Mn, Si, W уменьшается, а элементами Сг (до 1%) и Ni (до 4%)—увеличивается.