г. Челябинск
Южно-Уральский государственный университет
(национальный исследовательский университет)
Кафедра пирометаллургических процессов
- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Основы теории плавления и отвердевания металлов презентация
Содержание
- 1. Основы теории плавления и отвердевания металлов
- 3. ДИАГРАММА АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ ВЕЩЕСТВА
- 4. ДИАГРАММА АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ ВЕЩЕСТВА
- 5. СХЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВУХ АТОМОВ
- 6. Объединение атомов в молекулу происходит самопроизвольно
- 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
- 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
- 14. Модель П. Друде Кристаллическая решётка металлов
- 15. ДВИЖЕНИЕ ИОНОВ В «ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЯМЕ» КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ
- 16. ОБРАЗОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ВАКАНСИЙ И «ДЕФЕКТНЫХ» ИОНОВ Дефекты
- 17. ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ (причина – несимметричность
- 18. В результате образования термических дефектов и увеличения
- 19. При переходе через точку плавления никаких новых
- 20. МОДЕЛЬ ПЛАВЛЕНИЯ ФРЕНКЕЛЯ При увеличении параметров решётки
- 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
- 26. ОБРАЗОВАНИЕ НОВОЙ ФАЗЫ НЕВОЗМОЖНО БЕЗ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ
- 27. ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ
- 28. ОБРАЗОВАНИЕ НОВОЙ ФАЗЫ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ МЕТАЛЛОВ НЕ
- 29. С УВЕЛИЧЕНИЕМ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ УМЕНЬШАЕТСЯ КРИТИЧЕСКИЙ РАДИУС ЗАРОДЫША И СНИЖАЕТСЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАРЬР
- 30. С УВЕЛИЧЕНИЕМ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗРАСТАЕТ ИНТЕНСИВНОСТЬОБРАЗОВАНИЯ ЗАРОДЫШЕЙ (1),
- 31. ОТВЕРДЕВАНИЕ БЕЗ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ С увеличением переохлаждения
- 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
- 37. Спасибо за внимание! Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет) Кафедра пирометаллургических процессов Рощин Василий Ефимович
ДИАГРАММА АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ ВЕЩЕСТВА
Слайд 1Основы теории плавления и отвердевания металлов
Профессор
доктор технических наук
заведующий кафедрой
Рощин Василий
Ефимович
г. Челябинск
г. Челябинск
Слайд 6Объединение 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 10СХЕМА 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.
После объединения двух атомов водорода внешний электронный уровень 1S оказывается полностью заполненным. На этом присоединение атомов к молекуле водорода заканчивается.
Слайд 12СХЕМА 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
Кристаллическую решётку
Слайд 14Модель 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
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 15ДВИЖЕНИЕ 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 16ОБРАЗОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ВАКАНСИЙ И «ДЕФЕКТНЫХ» ИОНОВ
Дефекты Френкеля
Дефекты Шоттки
При нагреве до температуры
плавления
концентрация вакансий достигает примерно 1,0...1,5%
концентрация вакансий достигает примерно 1,0...1,5%
Слайд 17ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ (причина – несимметричность колебаний)
При нагреве до температуры
плавления
увеличение объёма (по сравнению с
Т = 0 К) составляет около 6%
увеличение объёма (по сравнению с
Т = 0 К) составляет около 6%
Слайд 18В результате образования термических дефектов и увеличения параметра кристаллической решётки при
нагревании абсолютно все тела расширяются
Слайд 19При 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 20МОДЕЛЬ 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
а затем собраться в отдельные компактные группы
Слайд 23МОДЕЛЬ СТУКТУРЫ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВ
(модель примесных кластеров: Fe30Cr, Fe500C, Fe3000O)
Слайд 24МОДЕЛЬ СТУКТУРЫ ПЕРЕГРЕТЫХ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВ
Вблизи температуры плавления
Значительно перегретый расплав
(статистическая жидкость)
Слайд 25ОБРАЗОВАНИЕ 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 26ОБРАЗОВАНИЕ 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; Vмет
3. ΔGF = Δσ·F σмет < σокс ΔGF < 0
ΔGΣ = -ΔGV -ΔGF - ΔGдеф
ΔGΣ = ΔGV +ΔGF + ΔGдеф
1. ΔgV = gмет – gокс ΔGV < 0
2. ΔGдеф≠ 0; Vмет
3. ΔGF = Δσ·F σмет < σокс ΔGF < 0
ΔGΣ = -ΔGV -ΔGF - ΔGдеф
Слайд 28ОБРАЗОВАНИЕ НОВОЙ ФАЗЫ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ МЕТАЛЛОВ
НЕ ТРЕБУЕТ ПЕРЕСЫЩЕНИЯ!
ΔGΣ = - α(Τ)
· r3 - β(Τ) ·r2 - γ(Τ) · r3
Слайд 29С УВЕЛИЧЕНИЕМ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ УМЕНЬШАЕТСЯ КРИТИЧЕСКИЙ РАДИУС ЗАРОДЫША И СНИЖАЕТСЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАРЬР
Слайд 30С УВЕЛИЧЕНИЕМ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗРАСТАЕТ ИНТЕНСИВНОСТЬОБРАЗОВАНИЯ ЗАРОДЫШЕЙ (1), НО УМЕНЬШАЕТСЯ СКОРОСТЬ ИХ
РОСТА (2)
I = A1з·
Слайд 31ОТВЕРДЕВАНИЕ 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
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 33СИСТЕМЫ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ АМОРФИЗИРУЮЩИХСЯ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И ЭЛЕМЕНТОВ-АМОРФИЗАТОРОВ
Слайд 37Спасибо за внимание!
Южно-Уральский государственный университет
(национальный исследовательский университет)
Кафедра пирометаллургических процессов
Рощин Василий Ефимович
