Современные представления о строении металлической жидкости
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГАОУ ВПО
Уральский федеральный университет имени первого президента России
Б.Н. Ельцина
Теплоэнергетический факультет
Кафедра прикладной математики
Кафедра физики
Курсовая работа
Современные представления о строении металлической жидкости
Студент гр. Т-100601
А.А Марченко
Руководитель, доцент,
д. ф.-м. н. О.А. Чикова
Екатеринбург 2011
Содержание:
Введение
Особенности жидкого состояния вещества
Источники информации о строении жидкостей
Изменения свойств веществ при изменении агрегатного состояния
Современные представления о структуре металлической жидкости
Влияние микронеоднородности металлических расплавов на их физико-химические свойства
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Важнейшим условием эффективности научно-технической политики является теоретическая и практическая разработка методов оптимизации технологий получения металлов и их сплавов, на основе изучения связи твердого и жидкого состояния металлических систем, закономерностей расплавления и кристаллизации расплавов. Значение решения данной научно - технической проблемы для народного хозяйства состоит в разработке новых подходов и создании новых принципов и методов промышленного производства, позволяющих получать металлы и сплавы повышенного качества.
Одной из наиболее актуальных задач практической металлургии является выяснение механизмов, позволяющих управлять наиболее важными технологическими и служебными свойствами материалов: прочностью, пластичностью и т.п. Решение подобных задач требует проведения комплексных исследований структуры и свойств материалов с использованием современных экспериментальных методов
Данная работа посвящена исследованию влияния строения и свойств жидких и твердых металлических сплавов на технологические и служебные характеристики твердого металла. Систематическое исследование Б.А. Баумом с сотрудниками связи структуры шихты, технологического режима выплавки со свойствами расплава и литого металла, привели к представлению о наличии необратимых изменений строения металлических расплавов при изменении температуры или при изотермических выдержках. Полное смешение атомов компонентов и формирование однородного расплава достигается далеко не всегда. Нередко в производственных условиях кристаллизации подвергается недостаточно подготовленный неравновесный расплав, сохранивший черты своей предыстории, что влияет на механизм и кинетику кристаллизации и приводит к понижению качества и нестабильности характеристик готовых изделий. Разработанные на основе экспериментальных данных об условиях перевода жидкого металла в однородное состояние режимы температурно-временной обработки расплава внедрены в технологию производства сталей и сплавов на основе железа и никеля. Такой подход оказался эффективным способом модифицирования микроструктуры литого металла, повышения пластичности при одновременном росте прочности металла. Актуальна разработка методики априорной оценки механических характеристик литого металла на основе изучения их связи с его микроструктурой и теплофизическими свойствами.
Оптимизации технологии получения изделий из металлических сплавов на основе изучения связи подготовки расплава и свойств затвердевшего металла посвящено данное исследование. Его выводы и рекомендации направлены на улучшение структуры и качества металлопродукции.
Особенности жидкого состояния вещества
Жидкое состояние вещества является промежуточным между твердым (кристаллическим) и газообразным. Изучено оно гораздо хуже, поскольку трудно поддается теоретическому описанию. Кристаллическое и газовое состояния - предельные для всякого вещества. Первое устойчиво при низких температурах и высоких давлениях, второе - напротив, при высоких температурах и низких давлениях.
Однако по своим свойствам и строению жидкости гораздо ближе стоят к твердым телам, чем к газам, особенно при температурах, близких к температуре кристаллизации. Такое заключение вытекает, в частности, из следующих экспериментальных фактов, впервые обобщенных Я.И. Френкелем и многократно подтвержденных и дополненных впоследствии.
.При плавлении твердых тел относительное увеличение объема не превышает 10%. Следовательно, средние расстояния между частицами вещества в процессе плавления почти не изменяются. В то же время при испарении они увеличиваются в десятки раз.
2.Скрытая теплота плавления значительно меньше теплоты испарения, т.е. силы взаимодействия между частицами испытывают сравнительно небольшое ослабление.
.Теплоемкость тел почти не меняется при плавлении. Это говорит о сохранении характера теплового движения частиц, которые совершают колебания около временных положений равновесия. Получив в результате взаимодействия с соседями дополнительную энергию, частица своеобразно меняет свою позицию. В жидкости частота таких скачков значительно выше, чем в твердом теле. Кроме того в отличие от кристаллического тела положения равновесия колеблющихся частиц жидкости не остаются строго фиксированными в пространстве. Они способны совершать дрейф вместе с окруж