Основы теории плавления и отвердевания металлов

Август 1, 2022

Главная
Химия
Основы теории плавления и отвердевания металлов

Содержание

3. ДИАГРАММА АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ ВЕЩЕСТВА
4. ДИАГРАММА АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ ВЕЩЕСТВА
5. СХЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВУХ АТОМОВ
6. Объединение атомов в молекулу происходит самопроизвольно благодаря взаимной поляризации. Сила кулоновского притяжения атомов обратно пропорциональна R5,
7. СХЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВУХ АТОМОВ – ИДЕАЛЬНЫЙ КРИСТАЛЛ И ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ
8. МЕТАЛЛЫ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ЭЛЕМЕНТОВ
9. МЕТАЛЛЫ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ЭЛЕМЕНТОВ
10. СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ МОЛЕКУЛЫ ВОДОРОДА При объединении атомов в молекулу один электрон должен поменять спин (принцип Паули).
11. МОЛЕКУЛА ВОДОРОДА
12. СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ «МОЛЕКУЛЫ» МЕТАЛЛА Молекула не просто сумма атомов – это новое состояние вещества!
13. «МОЛЕКУЛА» МЕТАЛЛА (кристалл) Поскольку все ионы одинаково взаимодействуют друг с другом, то они должны быть равноудалёнными
14. Модель П. Друде Кристаллическая решётка металлов состоит из двух подсистем: 1) остова, образованного положительными ионами; 2)
15. ДВИЖЕНИЕ ИОНОВ В «ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЯМЕ» КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ При относительно невысокой температуре кинетическая энергия меньше потенциальной энергии
16. ОБРАЗОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ВАКАНСИЙ И «ДЕФЕКТНЫХ» ИОНОВ Дефекты Френкеля Дефекты Шоттки При нагреве до температуры плавления концентрация
17. ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ (причина – несимметричность колебаний) При нагреве до температуры плавления увеличение объёма (по
18. В результате образования термических дефектов и увеличения параметра кристаллической решётки при нагревании абсолютно все тела расширяются
19. При переходе через точку плавления никаких новых процессов в кристаллической решётке не происходит. Температура плавления характеризуется
20. МОДЕЛЬ ПЛАВЛЕНИЯ ФРЕНКЕЛЯ При увеличении параметров решётки на 10...15% кристалл должен рассыпаться на отдельные фрагменты: частицы
21. МОДЕЛЬ ПЛАВЛЕНИЯ Я.И. ФРЕНКЕЛЯ (модель образование микротрещин)
22. МОДЕЛЬ СТУКТУРЫ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВ (модель сиботаксисов)
23. МОДЕЛЬ СТУКТУРЫ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВ (модель примесных кластеров: Fe30Cr, Fe500C, Fe3000O)
24. МОДЕЛЬ СТУКТУРЫ ПЕРЕГРЕТЫХ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВ Вблизи температуры плавления Значительно перегретый расплав (статистическая жидкость)
25. ОБРАЗОВАНИЕ НОВОЙ ФАЗЫ ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ ПЕРЕГРЕТЫХ РАСПЛАВОВ При кристаллизации должен образоваться зародыш новой фазы ΔGΣ ΔGΣ
26. ОБРАЗОВАНИЕ НОВОЙ ФАЗЫ НЕВОЗМОЖНО БЕЗ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ ΔGΣ = α(Τ) · r3 + β(Τ) ·r2 =ΔgV ·V
27. ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ МЕТАЛЛОВ В ОКСИДАХ ΔGΣ ΔGΣ = ΔGV +ΔGF + ΔGдеф 1. ΔgV = gмет
28. ОБРАЗОВАНИЕ НОВОЙ ФАЗЫ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ МЕТАЛЛОВ НЕ ТРЕБУЕТ ПЕРЕСЫЩЕНИЯ! ΔGΣ = - α(Τ) · r3 -
29. С УВЕЛИЧЕНИЕМ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ УМЕНЬШАЕТСЯ КРИТИЧЕСКИЙ РАДИУС ЗАРОДЫША И СНИЖАЕТСЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАРЬР
30. С УВЕЛИЧЕНИЕМ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗРАСТАЕТ ИНТЕНСИВНОСТЬОБРАЗОВАНИЯ ЗАРОДЫШЕЙ (1), НО УМЕНЬШАЕТСЯ СКОРОСТЬ ИХ РОСТА (2) I = A1з·
31. ОТВЕРДЕВАНИЕ БЕЗ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ С увеличением переохлаждения увеличивается вязкость. При η= 1012 Па⋅с диффузия практически прекращается, наступает
32. ПРИМЕРЫ СПЛАВОВ, СПОСОБНЫХ ОТВЕРДЕВАТЬ БЕЗ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПРИ Vохл ≈ 106град/с
33. СИСТЕМЫ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ АМОРФИЗИРУЮЩИХСЯ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И ЭЛЕМЕНТОВ-АМОРФИЗАТОРОВ
34. ПАРАМЕТРЫ АМОРФИЗАЦИИ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА И НИКЕЛЯ И ЭЛЕМЕНТОВ-АМОРФИЗАТОРОВ
35. Получение аморфных металлов из равновесных состояний
36. Получение аморфных металлов методом интенсивной пластической деформации
38. Скачать презентацию

Слайд 2

Слайд 3

ДИАГРАММА АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ ВЕЩЕСТВА

Слайд 4

ДИАГРАММА АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ ВЕЩЕСТВА

Слайд 5

СХЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВУХ АТОМОВ

Слайд 6

Объединение атомов в молекулу происходит
самопроизвольно благодаря взаимной поляризации.
Сила кулоновского притяжения

атомов обратно пропорциональна R5, а сила борновского отталкивания обратно пропорциональна R7. Поэтому образуется «потенциальная яма».

Слайд 7

СХЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВУХ АТОМОВ – ИДЕАЛЬНЫЙ КРИСТАЛЛ И ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ

Слайд 8

МЕТАЛЛЫ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ЭЛЕМЕНТОВ

Слайд 9

МЕТАЛЛЫ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ЭЛЕМЕНТОВ

Слайд 10

СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ МОЛЕКУЛЫ ВОДОРОДА
При объединении атомов в молекулу один электрон должен

поменять спин (принцип Паули). Поэтому молекула не просто сумма двух атомов – это новое состояние вещества!
После объединения двух атомов водорода внешний электронный уровень 1S оказывается полностью заполненным. На этом присоединение атомов к молекуле водорода заканчивается.

Слайд 11

МОЛЕКУЛА ВОДОРОДА

Слайд 12

СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ «МОЛЕКУЛЫ» МЕТАЛЛА
Молекула не просто сумма атомов – это новое

состояние вещества!

Слайд 13

«МОЛЕКУЛА» МЕТАЛЛА (кристалл)
Поскольку все ионы одинаково взаимодействуют друг с другом,
то

они должны быть равноудалёнными друг от друга, т.е образовать
Кристаллическую решётку

Слайд 14

Модель П. Друде
Кристаллическая решётка металлов состоит из двух подсистем:
1) остова, образованного

положительными ионами;
2) электронного газа.
Первая подсистема определяет преимущественно механические свойства металла, вторая – физические. В целом же индивидуальные свойства того или иного металла определяются еще и взаимодействием этих двух подсистем

Слайд 15

ДВИЖЕНИЕ ИОНОВ В «ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЯМЕ» КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ
При относительно невысокой
температуре кинетическая

энергия меньше потенциальной
энергии связи, и ион совершает
колебания около центра равновесия
в «потенциальной яме».
При высокой температуре
энергия движения превышает энергию
связи, и ион «выскакивает из ямы».

Слайд 16

ОБРАЗОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ВАКАНСИЙ И «ДЕФЕКТНЫХ» ИОНОВ
Дефекты Френкеля
Дефекты Шоттки
При нагреве до температуры

плавления
концентрация вакансий достигает примерно 1,0...1,5%

Слайд 17

ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ (причина – несимметричность колебаний)
При нагреве до температуры

плавления
увеличение объёма (по сравнению с
Т = 0 К) составляет около 6%

Слайд 18

В результате образования термических дефектов и увеличения параметра кристаллической решётки при

нагревании абсолютно все тела расширяются

Слайд 19

При переходе через точку плавления никаких новых процессов в кристаллической решётке

не происходит. Температура плавления характеризуется достижением критической концентрации дефектов в решётке.

Поскольку концентрация термических
дефектов всегда равновесна температуре,
то перегреть кристалл выше температуры
плавления невозможно!

Слайд 20

МОДЕЛЬ ПЛАВЛЕНИЯ ФРЕНКЕЛЯ
При увеличении параметров решётки на 10...15% кристалл должен рассыпаться

на отдельные фрагменты: частицы должны потерять связь друг с другом (испариться),
а затем собраться в отдельные компактные группы

Слайд 21

МОДЕЛЬ ПЛАВЛЕНИЯ Я.И. ФРЕНКЕЛЯ (модель образование микротрещин)

Слайд 22

МОДЕЛЬ СТУКТУРЫ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВ (модель сиботаксисов)

Слайд 23

МОДЕЛЬ СТУКТУРЫ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВ (модель примесных кластеров: Fe30Cr, Fe500C, Fe3000O)

Слайд 24

МОДЕЛЬ СТУКТУРЫ ПЕРЕГРЕТЫХ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВ
Вблизи температуры плавления
Значительно перегретый расплав
(статистическая жидкость)

Слайд 25

ОБРАЗОВАНИЕ НОВОЙ ФАЗЫ ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ ПЕРЕГРЕТЫХ РАСПЛАВОВ При кристаллизации должен образоваться зародыш

новой фазы

ΔGΣ < 0
ΔGΣ = ΔGV +ΔGF +ΔGдеф
ΔGдеф= 0
ΔGΣ = ΔGV +ΔGF (1)
ΔGV = ΔgV ·V,
ΔGF = σ·F.
ΔgV = gтв – gж
V = 4/3 π r3, F = 4π r2
ΔGΣ = (ΔgV ·4/3 π ) · r3 + (σ ·4π) · r2 (2)
ΔGΣ = α(Τ) · r3 + β(Τ) ·r2 (3)

Слайд 26

ОБРАЗОВАНИЕ НОВОЙ ФАЗЫ НЕВОЗМОЖНО БЕЗ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ
ΔGΣ = α(Τ) · r3

+ β(Τ) ·r2

=ΔgV ·V (α >0; α=0; α<0)
β = σ·F (β>0)

Слайд 27

ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ МЕТАЛЛОВ В ОКСИДАХ
ΔGΣ < 0
ΔGΣ =

ΔGV +ΔGF + ΔGдеф
1. ΔgV = gмет – gокс ΔGV < 0
2. ΔGдеф≠ 0; Vмет3. ΔGF = Δσ·F σмет < σокс ΔGF < 0
ΔGΣ = -ΔGV -ΔGF - ΔGдеф

Слайд 28

ОБРАЗОВАНИЕ НОВОЙ ФАЗЫ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ МЕТАЛЛОВ НЕ ТРЕБУЕТ ПЕРЕСЫЩЕНИЯ!
ΔGΣ = - α(Τ)

· r3 - β(Τ) ·r2 - γ(Τ) · r3

Слайд 29

С УВЕЛИЧЕНИЕМ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ УМЕНЬШАЕТСЯ КРИТИЧЕСКИЙ РАДИУС ЗАРОДЫША И СНИЖАЕТСЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАРЬР

Слайд 30

С УВЕЛИЧЕНИЕМ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗРАСТАЕТ ИНТЕНСИВНОСТЬОБРАЗОВАНИЯ ЗАРОДЫШЕЙ (1), НО УМЕНЬШАЕТСЯ СКОРОСТЬ ИХ

РОСТА (2)

I = A1з·

Слайд 31

ОТВЕРДЕВАНИЕ БЕЗ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
С увеличением переохлаждения увеличивается вязкость. При η= 1012

Па⋅с
диффузия практически прекращается, наступает отвердевание без
кристаллизации (стеклование). Для отвердевания металлов без кристаллизации
критическая скорость охлаждения составляет 1013 град/с

1 – металл, 2 – силикатный расплав

Слайд 32

ПРИМЕРЫ СПЛАВОВ, СПОСОБНЫХ ОТВЕРДЕВАТЬ БЕЗ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПРИ Vохл ≈ 106град/с

Слайд 33

СИСТЕМЫ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ АМОРФИЗИРУЮЩИХСЯ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И ЭЛЕМЕНТОВ-АМОРФИЗАТОРОВ

Слайд 34

ПАРАМЕТРЫ АМОРФИЗАЦИИ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА И НИКЕЛЯ И ЭЛЕМЕНТОВ-АМОРФИЗАТОРОВ

Слайд 35

Получение аморфных металлов из равновесных состояний

Слайд 36

Основы теории плавления и отвердевания металлов

Содержание

ДИАГРАММА АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ ВЕЩЕСТВА

ДИАГРАММА АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ ВЕЩЕСТВА

СХЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВУХ АТОМОВ

Объединение атомов в молекулу происходит самопроизвольно благодаря взаимной поляризации.Сила кулоновского притяжения

СХЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВУХ АТОМОВ – ИДЕАЛЬНЫЙ КРИСТАЛЛ И ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ

МЕТАЛЛЫ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ЭЛЕМЕНТОВ

МЕТАЛЛЫ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ЭЛЕМЕНТОВ

СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ МОЛЕКУЛЫ ВОДОРОДАПри объединении атомов в молекулу один электрон должен

МОЛЕКУЛА ВОДОРОДА

СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ «МОЛЕКУЛЫ» МЕТАЛЛАМолекула не просто сумма атомов – это новое

«МОЛЕКУЛА» МЕТАЛЛА (кристалл)Поскольку все ионы одинаково взаимодействуют друг с другом, то

Модель П. ДрудеКристаллическая решётка металлов состоит из двух подсистем:1) остова, образованного

ДВИЖЕНИЕ ИОНОВ В «ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЯМЕ» КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИПри относительно невысокой температуре кинетическая

ОБРАЗОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ВАКАНСИЙ И «ДЕФЕКТНЫХ» ИОНОВДефекты ФренкеляДефекты ШотткиПри нагреве до температуры

ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ (причина – несимметричность колебаний)При нагреве до температуры

В результате образования термических дефектов и увеличения параметра кристаллической решётки при

При переходе через точку плавления никаких новых процессов в кристаллической решётке

МОДЕЛЬ ПЛАВЛЕНИЯ ФРЕНКЕЛЯПри увеличении параметров решётки на 10...15% кристалл должен рассыпаться

МОДЕЛЬ ПЛАВЛЕНИЯ Я.И. ФРЕНКЕЛЯ (модель образование микротрещин)

МОДЕЛЬ СТУКТУРЫ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВ (модель сиботаксисов)

МОДЕЛЬ СТУКТУРЫ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВ (модель примесных кластеров: Fe30Cr, Fe500C, Fe3000O)

МОДЕЛЬ СТУКТУРЫ ПЕРЕГРЕТЫХ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВВблизи температуры плавленияЗначительно перегретый расплав (статистическая жидкость)

ОБРАЗОВАНИЕ НОВОЙ ФАЗЫ ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ ПЕРЕГРЕТЫХ РАСПЛАВОВ При кристаллизации должен образоваться зародыш

ОБРАЗОВАНИЕ НОВОЙ ФАЗЫ НЕВОЗМОЖНО БЕЗ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ ΔGΣ = α(Τ) · r3

ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ МЕТАЛЛОВ В ОКСИДАХ ΔGΣ < 0 ΔGΣ =

ОБРАЗОВАНИЕ НОВОЙ ФАЗЫ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ МЕТАЛЛОВ НЕ ТРЕБУЕТ ПЕРЕСЫЩЕНИЯ!ΔGΣ = - α(Τ)

С УВЕЛИЧЕНИЕМ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ УМЕНЬШАЕТСЯ КРИТИЧЕСКИЙ РАДИУС ЗАРОДЫША И СНИЖАЕТСЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАРЬР

С УВЕЛИЧЕНИЕМ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗРАСТАЕТ ИНТЕНСИВНОСТЬОБРАЗОВАНИЯ ЗАРОДЫШЕЙ (1), НО УМЕНЬШАЕТСЯ СКОРОСТЬ ИХ

ОТВЕРДЕВАНИЕ БЕЗ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ С увеличением переохлаждения увеличивается вязкость. При η= 1012

ПРИМЕРЫ СПЛАВОВ, СПОСОБНЫХ ОТВЕРДЕВАТЬ БЕЗ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПРИ Vохл ≈ 106град/с

СИСТЕМЫ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ АМОРФИЗИРУЮЩИХСЯ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И ЭЛЕМЕНТОВ-АМОРФИЗАТОРОВ

ПАРАМЕТРЫ АМОРФИЗАЦИИ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА И НИКЕЛЯ И ЭЛЕМЕНТОВ-АМОРФИЗАТОРОВ

Получение аморфных металлов из равновесных состояний

Получение аморфных металлов методом интенсивной пластической деформации

Похожие презентации

Объединение атомов в молекулу происходит
самопроизвольно благодаря взаимной поляризации.
Сила кулоновского притяжения

СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ МОЛЕКУЛЫ ВОДОРОДА
При объединении атомов в молекулу один электрон должен

СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ «МОЛЕКУЛЫ» МЕТАЛЛА
Молекула не просто сумма атомов – это новое

«МОЛЕКУЛА» МЕТАЛЛА (кристалл)
Поскольку все ионы одинаково взаимодействуют друг с другом,
то

Модель П. Друде
Кристаллическая решётка металлов состоит из двух подсистем:
1) остова, образованного

ДВИЖЕНИЕ ИОНОВ В «ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЯМЕ» КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ
При относительно невысокой
температуре кинетическая

ОБРАЗОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ВАКАНСИЙ И «ДЕФЕКТНЫХ» ИОНОВ
Дефекты Френкеля
Дефекты Шоттки
При нагреве до температуры

ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ (причина – несимметричность колебаний)
При нагреве до температуры

МОДЕЛЬ ПЛАВЛЕНИЯ ФРЕНКЕЛЯ
При увеличении параметров решётки на 10...15% кристалл должен рассыпаться

МОДЕЛЬ СТУКТУРЫ ПЕРЕГРЕТЫХ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВ
Вблизи температуры плавления
Значительно перегретый расплав
(статистическая жидкость)

ОБРАЗОВАНИЕ НОВОЙ ФАЗЫ НЕВОЗМОЖНО БЕЗ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ
ΔGΣ = α(Τ) · r3

ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ МЕТАЛЛОВ В ОКСИДАХ
ΔGΣ < 0
ΔGΣ =

ОБРАЗОВАНИЕ НОВОЙ ФАЗЫ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ МЕТАЛЛОВ НЕ ТРЕБУЕТ ПЕРЕСЫЩЕНИЯ!
ΔGΣ = - α(Τ)

ОТВЕРДЕВАНИЕ БЕЗ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
С увеличением переохлаждения увеличивается вязкость. При η= 1012