Post on 21-Mar-2021
PRZEMIANY FAZOWE--KRYSTALIZACJA
podstawowe pojęcia i definicje:•stany skupienia materii•substancje proste i złożone,•parametry termodynamiczne (p,T, c)•zarodkowanie homogeniczne•zarodkowanie heterogeniczne
W-III1
WPŁYW ENERGII NA MATERIAŁY INŻYNIERSKIE
Początkowy stan materiału
Końcowy
stan materiału
Proces(stany pośrednie)
Czas
CieplnaMechaniczna
ElektromagnetycznaChemiczna
Podstawowe rodzaje energii:
LÓD
WODA
PARAParametry :
stałem- masa
c-stężenie
zmiennep-ciśnienie
T-temperatura
Trzy stany skupienia materii: stały, ciekły, gazowyzwiązek chemiczny- H2O
substancja złożona trwała ; n=1
Cie
pło-
Q
Układ równowagi fazowej- H2Osubstancja złożona jeden składnik , n=1
punktkrytyczny
parowanie
skraplaniewoda
para
lód
Temperatura-T
Ciśnienie-p
Punkt potrójny
krzepnięcie topnienie
Stężenie-c
sublimacja
kondensacja
0,010°C
4,6mmHg.
G- e
nerg
ia s
wob
odna
, J
Temperatura,K0
Zakres stabilności wody
Zakres stabilności
lodu
TTOP
Zmiana stanuskupienia
Parametry :
stałem- masa
c-stężenie
zmiennep-ciśnienie
T-temperatura
Trzy stany skupienia materii- stały, ciekły, gazowy substancja prosta (pierwiastek)-metal; A=Sn n=1
ciepło
-Q
Sn-gaz
Sn-ciecz
Sn-polikryształ
Układ równowagi fazowej substancja prosta - metal A
jeden składnik n=1: dla p=const
ciecz
gaz
Ciało stałe
Temperatura-T
Ciśnienie-p punktkrytyczny
Stężenie-c
parowanie
skraplanie
sublimacja
krzepnięcie topnienie
p=const
Ttop= 232°C
kondensacja
Analiza termiczna wspomagana komputerowo
Q=f(T)
Czas - τ
Tem
per a
tura
-T
punkty charakterystyczne
czysty metal - A (składnik)
termoelement
PC
karta DAS
p=const
100
150
200
250
300
350
400
450
0 5 10 15 20 25 30 35 40
CZAS, min
TEM
PER
ATU
RA,
deg
C
METAL A
METAL C
METAL B
100
200
300
400
0 30 60 90 120 150 180czas, min
tem
pera
tura
, CZESTAWIENIE WYNIKÓW POMIARU
eksperymenty: E1-E3
231,5
232
232,5
233
233,5
234
92 93 94 95 96 97 98 99 100
CZAS CHŁODZENIA, min
TEM
PER
ATU
RA
, C
EKSPERYMENT I- chłodzenie tygla w piecu
PRZEBIEG KRZEPNIĘCIA CYNYEII - chłodzenie tygla w powietrzu
228
230
232
234
236
238
240
12 14 16 18 20czas, min
tem
pera
tura
, deg
C
Zestawienie temperatury topnienia - Ttop
Ttop > 2000°C
Węgiel Wolfram Ren Tantal Osm Molibden3727 3410 3180 2996 2700 2610Iryd Niob Ruten Bor Hafn Techn2447 2468 2310 2300 2227 2200
2000<Ttop < 1000°C
Rod Wanad chrom cyrkon platyna Tor1963 1900 1875 1852 1769 1755Tytan pallad Żelazo Itr Kobalt Nikiel1668 1552 1538 1522 1495 1453Krzem Mangan Uran Miedź Złoto1410 1244 1133 1085 1064
Zestawienie temperatury topnienia - Ttop
100°C <Ttop < 1000°C
Srebro lantan german wapń cer stront962 918 937 839 798 768Bar aluminium magnez antymon tellur Cynk729 660 650 631 450 420ołów kadm Bizmut Cyna Selen Lit327 321 271 232 217 182
Ttop < 100 °C
Sód Potas Gal Cez Rubid Rtęć98 63 29.8 28.6 38.9 -38.9
SKURCZ ODLEWNICZY
metal ∆V, %aluminium -7.0
miedź -5.1magnez -4.0
cynk -3.7żelazo -3.4ołów -2.7gal +3.2
woda +8.3
Jamy skurczowe w odlewach
Mikrostruktura wlewka
Strefa kryształówzamrożonych
Strefa kryształówkolumnowych
Strefa kryształówrównoosiowych
ciecz
Czas procesu krystalizacji
Tem
pera
tura
Ttop
Szybkość
Szybkość
wzrostu ziaren
Szybkość
zarodkowania
Struktura gruboziarnista
Struktura drobnoziarnista
∆T-
prze
chło
dzen
ie
STEROWANIE WIELKOŚCIĄ ZIAREN
Układ równowagi fazowej stopu metali: A i B; dwa składniki n=2; dla: c=const p=const
100%BStęż
enie-c
100%A
Temperatura-T
TT (A)
Ciecz-A
gaz-A
Ciało stałe-A
Temperatura-T
Ciś
nien
ie-p
krzepnięcie topnienie
p=const
?
TECHNICZNE ZASTOSOWANIE ZJAWISKA KRYSTALIZACJI
odlewanie
spajanie
Przemiany fazowe
monokryształy Metalurgia proszków
Nanowarstwy, powłoki ochronne
Topienie strefowe
Gazary, kompozyty, szkła metaliczne,
odlewanie tixotropowe
Mikrostruktura wlewka
Strefa kryształówzamrożonych
Strefa kryształówkolumnowych
Strefa kryształówrównoosiowych
ciecz
Czas procesu krystalizacji
Schemat instalacji
do ciągłego odlewania stali
Adresy internetowe:
www. steelynex.com
Spawanie metali
SPAWANIE MATERIAŁÓW METALOWYCH
Spaw
adresy internetowe:
WYTWARZANIE MONOKRYSZTAŁÓW