Влияние электромагнитных полей на фазовый состав и структуру жидко-твердых сплавов с различной проводимостью твердых включений 01. 04. 07 физика конденсированного состояния

Вид материала

Автореферат диссертации

Содержание Научный руководитель Калажоков Хамидби Хажисмелович Общая характеристика работы Цель работы Объекты исследования Практическая значимость На защиту выносятся Апробация работы. Достоверность результатов Личный вклад автора. Структура и объем диссертации Основное содержание работы Система Bi-Cd Cистема In-Ni Система Bi-Cd Основные результаты и выводы

Подобный материал:

• Рабочая программа механические свойства твердых тел Специальность (направление): 010400, 45.06kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Конденсированного Состояния Для специальности, 322.8kb.
• Влияние ротационной ковки на структуру и фазовый состав магниевого сплава ам60, 107.19kb.
• Лабораторнаяработ а 3 диаграммы состояния двойных сплавов, 74.38kb.
• Паспорт специальности 01. 04. 07 – физика конденсированного состояния, 1004.81kb.
• Кинетика старения медно-бериллиевых сплавов в постоянном магнитном поле 01. 04., 427.06kb.
• Cx-x электроразрядная обработка порошков твердых сплавов с целью изменения структуры, 33.2kb.
• Особенности фазовых состояний сегнетоэлектрических baTiO 3, knbO 3 и твердых растворов, 450.38kb.
• Ён Викторович Методы визуализации кинетики зарождения и роста углеродных наноструктур, 219.01kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины «Физика конденсированного состояния, термодинамика,, 223.9kb.

На правах рукописи


Афашоков Владимир Зейтунович


ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СТРУКТУРУ

ЖИДКО-ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ С РАЗЛИЧНОЙ

ПРОВОДИМОСТЬЮ ТВЕРДЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ


01.04.07 – физика конденсированного состояния


Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук


Нальчик – 2011

Работа выполнена на кафедре физики наносистем Кабардино-Бал­кар­ского государственного университета им. Х.М. Бербекова


Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Ахкубеков Анатолий Амишевич


Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Куприянов Михаил Федотович


доктор физико-математических наук,

профессор Калажоков Хамидби Хажисмелович


Ведущая организация: ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный

университет им. Б.Н.Ельцина»,

г. Екатеринбург


Защита состоится 5 июля 2011 года в 17⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета Д.212.076.02 в Кабардино-Балкарском государственном университете им. Х.М. Бербекова по адресу: 360004, КБР, г. Нальчик,
ул. Чернышевского, 173, зал заседаний диссертационного совета.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кабардино-Балкар­ского государственного университета.


Текст автореферата размещен на официальном сайте Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова 3 июня 2011 г. ссылка скрыта


Автореферат разослан 4 июня 2011 года.





Ученый секретарь

диссертационного совета А.А. Ахкубеков


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность темы исследования. В последние десятилетия интерес к исследованию и практическому применению сплавов в двухфазном состоянии растет из года в год. Жидко-твердое состояние сплава используется в различных областях промышленности: при рафинировании металлических сплавов из их отходов, для изготовления порошков, а также припоев используемых при пайке многоточечных неразъемных соединений в микроэлектронике и радиотехнике. Литье и штамповка легких сплавов в жидко-твердом и твердо-жидком состоянии стали определяющими технологиями в развитии заготовительных производств в мировом автомобилестроении. В технологии неразъемного соединения деталей широкое применение нашла контактно-реактивная пайка, в процессе которой некоторые авторы используют именно жидко-твердое состояние сплава.

Практическая значимость жидко-твердых (тиксотропных) сплавов вызывает неослабевающий интерес к изучению процессов, происходящих в этих сплавах, особенно исследованию влияния внешних воздействий на их параметры.

Эффективными способами воздействия на металлические расплавы являются пропускание постоянного электрического тока, создающего собственное магнитное поле, и приложение внешнего магнитного поля. Управление потоками ионов в металлах и полупроводниках дает возможность для их глубокой очистки от примесей, концентрирования микропримесей и разделения изотопов, выращивания монокристаллов и эпитаксиальных слоев металлов, интерметаллических и полупроводниковых соединений.

К настоящему времени практически неизученными остаются вопросы о влиянии внешних факторов на механизмы фазообразования в жидко-твердых сплавах с различным типом проводимости твердых включений. Дискуссионным остается вопрос о том, в какой момент при плавлении сплавов (кристаллов) образуются твердоподобные кластеры, обнаруживаемые многими авторами в результате электронно-микроскопических и фотоэлектронных данных. Нет однозначного ответа и на механизм формирования твердых включений в сплавах, находящихся в жидко-твердом состоянии. Таким образом, изучение процессов, происходящих в сплавах, находящихся в жидко-твердом состоянии, весьма актуально.

Цель работы: установление общих закономерностей влияния электромагнитных полей на фазообразование в жидко-твердых сплавах бинарных металлических систем с различной проводимостью твердых включений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать влияние постоянного электрического тока (ПЭТ) на фазообразование в жидко-твердых сплавах бинарных металлических системах Bi-Cd, Bi-In, Bi-Sn, Pb-Sn, Bi-Pb.

2. Изучить температурно-концентрационные и временные изменения в исследуемых объектах как в поле силы тяжести, так и при электромагнитном воздействии.

3. Изучить влияние ПЭТ и внешнего магнитного поля на микроструктуру жидко-твердых сплавов бинарных систем с полупроводниковыми и ферромагнитными твердыми включениями (In-Ge, In-Ni).

4. Исследовать полученные сплавы методами микротвердости, электронно-зондового микроанализа (ЭЗМА) и рентгеновской дифрактометрии.

Объекты исследования

Объектами исследования являлись бинарные системы: Bi-Cd, Bi-Sn, Pb-Sn, Bi-In, Bi-Pb, In-Ge, In-Ni.

Научная новизна

1. Впервые проведены исследования влияния электромагнитных полей на микроструктуру жидко-твердых сплавов бинарных металлических систем с полупроводниковыми и ферромагнитными твердыми включениями (In-Ge, In-Ni). Обнаружено изменение структуры образцов, подвергнутых электромагнитной обработке по-сравнению со структурой образца без внешних воздействий.
   
2. Впервые проведены исследования температурно-концентра­цион­ных и временных изменений микроструктуры исследуемых объектов. Установлено значительное влияние электромагнитных полей на структуру и фазовый состав исследованных жидко-твердых сплавов.
   
3. Впервые проведено исследование фазообразования в жидко-твердых сплавах с переменой полярности тока на образцах. Обнаружено, что в системе Bi-Cd после образования конгломерата на аноде, перемена полярности ведет к значительным изменениям структуры закристаллизованных сплавов.
   

Практическая значимость

• жидко-твердое состояние сплавов совместно с пропусканием постоянного электрического тока может применяться в практике рафинирования сплавов, очистки от низкопроводящих включений и получения металлических или полупроводниковых (моно-) кристаллов;
  
• результаты исследований влияния электромагнитных воздействий на жидко-твердые сплавы могут быть использованы для интенсификации процессов плавления (растворения) в процессах пайки и для совершенствования структуры и фазового состава сплавов и зон пайки при неразъемном соединении разнородных материалов.
  

На защиту выносятся:

• экспериментальное подтверждение предела выполнимости выражения И.М. Лифшица и В.В. Слезова для зависимости роста частиц от времени в жидко-твердых сплавах;
  
• результаты экспериментов по изучению температурно-концентраци­он­ных и временных зависимостей структурного состояния исследуемых сплавов;
  
• результаты одновременного влияния ПЭТ и внешнего магнитного поля на микроструктуру жидко-твердых сплавов с полупроводниковыми и ферромагнитными твердыми включениями.
  

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на II Международном семинаре «Теплофизические свойства веществ (жидкие металлы и сплавы, наносистемы)», п. Эльбрус (2006), I Международном Междисциплинарном симпозиуме «Плавление и кристаллизация металлов и оксидов», п. Лоо (2007), IV Российской конференции «Физические свойства металлов и сплавов», г. Екатеринбург (2007), I Международном Междисциплинарном симпозиуме «Физика низкоразмерных систем и поверхностей», п. Лоо (2008), II Международном Междисциплинарном симпозиуме «Плавление и кристаллизация металлов и оксидов», п. Лоо (2009), XVI Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых (г. Волгоград, 2010), II Международном Междисциплинарном симпозиуме «Физика низкоразмерных систем и поверхностей», п. Лоо (2010), а также на научных конференциях и семинарах физического факультета Кабардино-Балкарского государственного университета (г. Нальчик, 2006-2011 гг.).

Основные этапы работы составили содержание исследовательских проектов, подтвержденных проектом в рамках программы «УМНИК», а также гранта РФИИ 06-08-96801-р_юг_офи.

Достоверность результатов, полученных в данной работе, определяется применением современных экспериментальных методик, воспроизводимостью результатов, согласованностью данных, полученных экспериментально, с теоретическими оценками, а также имеющимися литературными данными.

Личный вклад автора. В диссертации приводятся результаты в основном полученные лично автором. Цели и задачи исследования сформулированы научным руководителем проф. А.А. Ахкубековым. Он же принимал участие в выборе объектов исследования, обсуждении результатов, написании статей. Рентгенодифракционные исследования образцов проведены на базе физического факультета ЮФУ.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 16 работ, из которых 4 в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, основных выводов. Изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц, 54 рисунка и спискок литературы.

Основное содержание работы


Во введении дается обоснование актуальности темы, формулируются цель и задачи диссертационной работы, описана научная и практическая значимость результатов.

В первой главе приводится анализ литературных данных по теме диссертации.

Здесь же проведен анализ существующих взглядов на природу и механизм электротранспорта включений различной природы в матрице. Сделан вывод о том, что в различных системах процесс может протекать по-разному.

В заключительной части первой главы проведен анализ работ по влиянию электропереноса на структуру и фазовый состав бинарных сплавов. Электроперенос влияет на кинетику растворения-кристаллизации включений в расплавах, что во многом определяет структуру и свойства сплавов. Поэтому пропускание электрического тока при определенных условиях вызывает существенные изменения кинетики фазообразования и перераспределения компонентов металлических расплавов.

Во второй главе излагаются методика и результаты исследований влияния электромагнитных воздействий на процессы массопереноса и фазообразование в бинарных эвтектических системах, представляющие собой жидкие металлические матрицы–низкоразмерные частицы (жидко-твердый сплав), и обсуждаются возможные причины наблюдаемых эффектов.

Объектами исследований служили сплавы в жидко-твердом состоянии, когда первичные кристаллы отделены друг от друга жидкой фазой. Оно реализуется в интервале температур между солидусом и ликвидусом при содержании твердой фазы . При определенной температуре состояние жидко-твердого сплава данной концентрации является близким к равновесному. Такое состояние сплава чувствительно к внешним воздействиям, что может быть использовано для изучения эволюций, происходящих в такой гетерофазной системе под действием различных внешних факторов (электрического и магнитного полей, механического и др. воздействий).

Влияние ПЭТ на фазообразование в жидко-твердых сплавах исследовалось нами в широком временном и концентрационном интервалах для системы Bi-Cd, а также в системах Bi-Sn, Pb-Sn, Bi-In, In-Ge, In-Ni. Для каждого из исследованных сплавов проводилось от 3 до 5 серий многочасовых экспериментов.

Система Bi-Cd оказалась весьма удобным объектом при решении задач определяемых темой диссертационного исследования. Она характеризуется незначительной растворимостью компонентов в твердом состоянии, небольшой разницей в плотностях при нормальных условиях: ρ_Bi =9800 кг/м³, ρ_Cd =8640 кг/м³ и существенным различием эффективных зарядов Z*_Bi = –13.0, Z*_Cd = 1.36 [1].

Эксперименты проводились при различных временах выдержки (от
6 до 48 часов) при T_опыта=423 К. Высота и диаметр образцов составляли
(10-12) мм и (2,5-2,6) мм соответственно. После кристаллизации готовились шлифы образцов и проводился анализ различными методами (металлографический, рентгеноструктурный, микротвердости и т.д.).

На рис.1 приведены фото микроструктур жидко-твердого сплава Bi+ 44ат. % Cd в бестоковом варианте опыта.

Как видно из рис. 1, со временем происходит увеличение средних размеров частиц в режиме уменьшения их количества (рис. 1(б-е)).

а)	б)	в)	г)	д)	е)	ж)	з)	и)

Рис. 1. Структуры сплава Вi+ 44 % Cd:

а) исходный; б) _оп = 6 ч; в) _оп = 12ч; г) _оп = 15 ч; д) _оп = 24 ч;

е) _оп = 30 ч; ж) _оп = 36 ч; з) _оп = 42 ч; и) _оп = 48 ч, j = 0


Очевидно, на этом отрезке времени опыта имеет место процесс диффузионной коалесценции (по терминологии И.М. Лифшица, В.В. Слезова [2]), когда частицы с R< R_кр (R_кр – критический размер частиц) растворяются, а частицы с R > R_кр растут.

Анализ полученных структур указывает на то, что, начиная с определенного момента времени (примерно через 32-33 часа после начала опыта) наблюдается заметное осаждение твердых частиц.

По нашему мнению, это свидетельствует о существовании некоторого предельного размера частиц в сплаве, после которого они достигают такой массы, что сила тяжести превалирует над силами Архимеда и внутреннего трения, и начинается процесс седиментации.

Зависимость среднего размера частиц, вычисленных методом случайных секущих, исследованного сплава Bi + 44 % Cd от времени τ (см. рис. 1 (б-и)) приведена на рис. 2.



Рис. 2. Зависимость среднего размера частиц

от длительности опыта (j = 0)


Как известно, металлические сплавы в жидко-твердом состоянии являются удобным объектом для исследования коагуляции (коалесценции) и сопоставления полученных данных с теорией. Быстрая поверхностная и объемная кинетика диффузионных процессов в таких системах позволяет изучать коагуляцию (коалесценцию) в широком интервале изменения размеров коагулирующих (коалесцирующих) частиц. Подобные исследования, представляя интерес с точки зрения теории фазообразования в системах с высокой объемной долей растущей фазы, имеют и самостоятельное значение.

Аппроксимация полученных данных (рис. 2) в среде OriginPro методом наименьших квадратов показала, что выражение для коалесценции R³(τ) = R₀³ + k · τ (R₀ – размер зерна в момент времени τ = 0, т.е. размер критического зародыша, k – коэффициент коалесценции), полученное И.М. Лифшицем и В.В. Слезовым [2], справедливо для экспериментов длительностью до 30 часов. В результате расчетов получено: R₀ = 3,03 · 10^-6м, k = 0,12 · 10^-20м³/с. С началом седиментации (τ > 30 час) рост частиц замедляется, зависимость R(τ) становится нелинейной. По нашему мнению, это связано это с тем, что используемое соотношение было получено при условии неподвижности коалесцирующих частиц и их бесконечного роста.

При пропускании через жидко-твердый сплав постоянного тока процессы растворения и перемещения твердых частиц значительно ускоряются. На рис. 3, 4 изображены структуры сплавов Вi+44 ат. % Cd, полученных при противоположных направлениях тока через 6÷48 часов эксперимента и кристаллизации при комнатной температуре. Плотность тока j в экспериментах не превышала 10⁶ А/м² для предотвращения электроконвекции и уменьшения джоулева тепловыделения.

Как видно из рис. 3, 4 (а-ж), ПЭТ интенсифицирует процесс коалесценции твердых включений в жидко-твердом сплаве (ср. с рис. 1 (б-е)) до такой степени, что уже через 6 часов опыта на аноде образуется компактный слой Bi. При τ ≥ 15 час в сплаве практически полностью исчезают отдельные твердые частицы; по сути, происходит электрофоретическая «очистка» сплава от твердофазных включений.

а)	б)	в)	г)	д)	е)	ж)	з)

Рис. 3. Структуры сплава Вi+44 % Cd, j=510⁵А/м²:

а) _оп = 6 ч; б) _оп = 12 ч; в) _оп = 15 ч; г) _оп = 24 ч;

д) _оп = 30 ч; е) _оп = 36 ч; ж) _оп = 42 ч; з) _оп=48 ч

а)	б)	в)	г)	д)	е)	ж)	з)

Рис. 4. Структуры сплава Вi+44 % Cd, j = 510⁵ А/м²:

а) _оп = 6 ч; б) _оп = 12 ч; в) _оп = 15 ч; г) _оп = 24 ч;

д) _оп = 30 ч; е) _оп = 36 ч; ж) _оп = 42 ч; з) _оп = 48 ч

Результаты влияния ПЭТ, приведенные на рис. 4 (а-ж), в определенном смысле уникальны. Они заключаются в том, что частицы твердого раствора Bi как более тяжелые должны были «тонуть» в жидком сплаве (скапливаться у нижнего электрода). Однако эксперимент показал противоположное (ср. рис. 1 и рис. 4).

На рис. 3 (з), 4 (з) приведены структуры сплавов, полученных в результате 48-часового опыта, в котором через 24 часа после его начала была изменена полярность пропускаемого тока. В образце, изображенном на рис. 4 (з), вследствие изменения полярности тока компактный слой висмута образуется на нижнем электроде (ср. с рис. 4 (ж)), а на верхнем электроде выделяется тонкий слой кадмия. В образце, изображенном на рис. 3 (з), после изменения полярности наблюдается фрагментация первоначально сплошного слоя висмута (ср. с рис. 3 (ж)).

Говоря о механизме формирования компактных слоев висмута в обоих вариантах опыта (рис. 3 и 4) можно предположить, что происходит поионный перенос компонентов расплава. Об этом свидетельствует сплошность компактных слоев рис. 3 (г-ж) и рис. 4 (в-ж), хотя неисключен перенос отдельных частиц определенного размера. Подтверждением сказанному являются результаты влияния ПЭТ при «разборке» сформировавшегося компактного слоя (ср. рис. 4 (з) и рис. 3 (з)).

Образование слоев висмута на аноде обусловлено концентрационным пересыщением прианодной области ионами Bi вследствие электропереноса (ЭП). Это пересыщение достигается за относительно небольшой промежуток времени ввиду значительной разницы эффективных зарядов (Z*_i) ионов Bi и Cd. Поскольку эффективный заряд ионов Cd почти на порядок меньше Z*_Bi , то для соответствующего пересыщения и образования слоя Cd необходима бόльшая длительность эксперимента.

Следует учитывать, что определенный вклад в описанные выше процессы может оказать избирательное влияние тока на ионы отдельных компонентов, что означает конкуренцию двух сил: электронного ветра и кулоновского взаимодействия. Определенную роль играют силы, возникающие за счет различия проводимостей частиц и окружающего расплава и сил магнитогидродинамической природы.

Наличие каналов в слое висмута (рис. 3 (а, б) и рис. 4 б-г), на наш взгляд, объясняется действием пондермоторной электромагнитной силы [3] на первичные кристаллы Bi, возникающие при пересыщении прианодной области. Эти кристаллы смещаются силой к краям образца, поскольку их проводимость ниже проводимости окружающего сплава.

Как известно [3], если по жидкому цилиндрическому проводнику течет равномерно распределенный ток плотностью j_z = const, то он индуцирует азимутальное магнитное поле (в соответствии с законом полного тока: ).

Взаимодействие тока j_z с собственным магнитным полем создает электромагнитную силу f_e плотностью . Эта сила потенциальна () и уравновешивается соответствующим градиентом давления в проводнике. Движение жидкости отсутствует. Однако если в жидкости находятся твердые частицы, на них будет действовать сила и они могут придти в движение.

В случае диэлектрических частиц сила направлена по радиусу от центра образца к периферии.

Если частица электропроводна, то часть тока j_z проходит и по ней. Взаимодействие этого тока с собственным магнитным полем (и с полем тока в жидкости если тело не находится на оси симметрии) порождает электромагнитную силу, приложенную уже к элементам тела.

В зависимости от характера распределения тока в частице, зависящего от ее формы и проводимости, частица ведет себя по-разному в токонесущей жидкости. Так, проводящее тело, имеющее проводимость σ_т < σ_ж независимо от направления тока в проводнике будет вести себя так же как диэлектрическое: смещаться по радиусу от центра проводника к периферии.

В случае σ_т > σ_ж тело будет смещаться к продольной оси проводника; для несимметричного тела возможно движение вдоль оси z.

Выражение для пондеромоторной силы, действующей на сферическое твердофазное включение в жидком проводнике, получено в работе [4]


, (1)

где ρ_т, ρ_ж, , – плотности и проводимости частицы и окружающего расплава, R₀  – радиус частицы, j₀ – плотность тока в расплаве, V_т – объем частицы.

К сожалению, эта формула не применима для расчета электромагнитной силы, действующей на несимметричное тело, хотя и позволяет определять ее направление.

Согласно работ [5, 6] вклад потока электропереноса (ЭП) в растворение примесей незначителен: 3-5 % – [5], примерно 3 мм/год – [6]. Как показывают результаты наших опытов, вклад электропереноса в кинетику растворения примесей в жидких металлах более существенный.

Пусть в токовом образце 1 за время t₁ доля «чистой» зоны (свободной от включений) составляет х⁺/L, где L – длина образца, х⁺ – протяженность зоны без включений; в бестоковом образце 2 за время t₂ доля «чистой» зоны составляет х⁰/L, где х⁰ – протяженность зоны без включений в бестоковом образце (рис. 5).

Тогда формально можно записать выражение для относительных скоростей «очистки» расплава: V₁=x⁺/(L·t₁), V₂=x⁰/(L·t₂). Отношение V₁/V₂=x⁺ t₂/(x⁰·t₁) будет характеризовать вклад электропереноса в процесс «очистки» сплава от включений. Так, например, для сплава Bi+ 44 % Cd имеем V₁/V₂~7 (1 – образец рис. 3(в), 2 – образец рис. 1(и)). Следовательно, относительная скорость очистки расплава от включений в 7 раз больше при наличии ЭП.

Рис. 5. Схема расчета вклада ЭП в «очистку» сплава от включений

На наш взгляд, это связано с возникновением магнитогидродинамических потоков, которые существенно ускоряют растворение и перенос висмута к аноду. Эти потоки возникают вследствие нарушения однородности распределения тока, протекающего через образец.

Таким образом, из этой серии опытов можно заключить, что под действием силы тяжести твердые частицы висмута, как более тяжелые, имеют тенденцию к седиментации. Электрический ток влияет на движение этих частиц, причем действует одинаково: висмут (Z*_Bi < 0) переносится к положительному электроду за счет электропереноса. Характерным для обоих направлений тока является то, что электрический ток ускоряет растворение мелких частиц и способствует укрупнению частиц с R>R_кр (R_кр – критический размер частицы), за счет переноса массы растворенных частиц.

Также исследовано влияния ПЭТ на сплавы системы Bi–Cd: Вi + 44 ат. % Cd, Bi+55 ат. % Cd – доэвтектические и Bi + 61 ат. % Cd – заэвтектический, а также на сплав эвтектического состава Bi + 55 ат. % Cd при одинаковых временах опыта (12 час). Опыты проводились при температуре 423 К, что на 4 градуса выше эвтектической. Кристаллизация сплавов проводилась в одинаковых условиях.

На рис. 6 приведено фото структур исследуемых сплавов после 12-ча­со­вого отжига в бестоковом варианте опыта.

а)	б)	в)	г)

Рис. 6. Структуры сплавов:

а) Вi + 44 % Cd; б) Bi + 50 % Cd; в) Bi + 55 % Cd;

г) Bi + 61 % Cd, T_опыта = 423 К, _оп = 12 ч, j = 0


Как видно из рис. 6(а) и 6(г), частицы твердых растворов висмута и кадмия равномерно распределены по объему образца. Длительности опыта недостаточно для начала процесса седиментации в сплавах с такой концентрацией исходных компонентов.

В сплаве Bi + 35 % Cd (рис. 6 (б)) наблюдается седиментация частиц висмута. Очевидно вязкость расплава, окружающего частицы, значительно меньше, чем в сплаве Bi + 30 % Cd, и частицы с гораздо меньшими размерами за это время переносятся в нижнюю часть образца под действием силы тяжести.

Сплав эвтектического состава (рис. 6 (в)) имеет дендритную структуру и является своего рода пограничным, до которого в расплаве выделяются частицы на основе висмута, а после – частицы на основе кадмия.

На рис. 7 изображены структуры сплавов после пропускания через них ПЭТ плотностью 5 · 10⁵ А/м² в течении 12 часов.

а)	б)	в)	г)

Рис. 7. Структуры сплавов: а) Bi + 44 % Cd; б) Bi + 50 % Cd;

в) Bi + 55 % Cd, г) Bi+61 % Cd, j=5·10⁵ А/м² , T_опыта = 423 К, _оп = 12 ч

Из сравнения структур сплавов на рис. 6 и 7 видно, что ПЭТ существенно интенсифицирует процессы растворения и переноса твердых частиц в расплаве. Висмут переносится к аноду, частицы кадмия – к катоду. В эвтектическом сплаве (рис. 7 (в)) проиcходит выделение обоих компонентов на электродах (висмута на аноде, кадмия на катоде).

После пропускания через образцы ПЭТ в обратном направлении (рис. 8) наблюдается аналогичная картина: компоненты, в зависимости от знака Z*, переносятся к соответствующему электроду.

а)	б)	в)	г)

Рис. 8. Структуры сплавов:

а) Bi + 44 % Cd; б) Bi + 50 % Cd; в) Bi + 55 % Cd;

г) Bi + 61 % Cd, j = 5 · 10⁵ А/м² , T_опыта=423 К, _оп = 12 ч