РАСПЛАВЫ
6 · 2019
УДК 532.78:539.186.3
КВАЗИ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ
© 2019 г. В. В. Павловa, *, А. М. Амдурa, С. А. Федоровb
aФГБОУ ВО “Уральский Государственный Горный Университет”, Екатеринбург, Россия
bИнститут металлургии УрО РАН, Екатеринбург, Россия
*e/mail: pavlov405@rambler.ru
Поступила в редакцию 25.04.2019 г.
После доработки 14.05.2019 г.
Принята к публикации 27.05.2019 г.
В металлургии давно применяют перегрев жидкого металла выше определенной
“температуры гомогенизации” Т0, чтобы получить затем более мелкокристалличе%
ский слиток и улучшенные механические свойства металла. В интервале между тем%
пературой плавления Тпл и Т0 эвтектические расплавы в ряде случаев рассеивают из%
лучение (рентгеновское, электронное, γ%лучи) как смесь областей почти чистых
компонентов, выше Т0 - как гомогенная однородная жидкость. Ниже Т0 ряд распла%
вов поддаются частичному расслоению при центрифугировании и отстаивании. Так,
в расплаве Pb-Sn тяжелый свинец (с более высокой удельной массой) тонет, а олово
всплывает со скоростью порядка 3 см/ч. По формуле Стокса с такой скоростью дви%
жутся включения размером порядка нескольких микрон. Высказано предположе%
ние, что при плавлении могут сохраняться зерна поликристаллического сплава, ко%
торые разрушаются лишь при температуре гомогенизации Т0.
Ключевые слова: зернистая структура, сохранение зерен в расплаве, структурное вза%
имодействие, гомогенизация расплава.
DOI: 10.1134/S0235010619060100
ВВЕДЕНИЕ
В металлургии давно и успешно применяются такие воздействия на жидкий металл,
которые позволяют получить при последующей кристаллизации более мелкозерни%
стый слиток с улучшенными механическими свойствами. При последовательном ана%
лизе методами традиционной теории получается, что такие воздействия на жидкий
металл не должны давать какого%либо результата; в неофициальных беседах иногда
говорят, что эти приемы противоречат физике. Поэтому периодически вспыхивают
острые споры физиков и металлургов; правильнее говорить о дискуссиях теоретиков и
экспериментаторов, эти дискуссии имеют уже давнюю историю.
Максвелловское время релаксации τ = η/G атомарной структуры расплава (перехо%
да в равновесное состояние) имеет величину порядка периода колебания атома τ0, на%
пример, 10-13 с, так как вязкость η составляет примерно 10-4 Па · с, а модуль сдвига G
около 109 Па [1]. Поэтому в жидком металле почти мгновенно происходит смена ло%
кальных конфигураций, в том числе и быстрый распад возмущений, вызванных воз%
действиями даже гидродинамического масштаба. Между тем опыт свидетельствует о
длительной памяти расплава о таких влияниях и даже о его наследственности. Ряд та%
ких явлений становятся понятными, если допустить, что при расплавлении в каком%
то виде могут сохраняться зерна кристаллического образца, и затем восстанавливаться
при обратной кристаллизации.
Квази%кристаллические свойства металлических расплавов
575
Sn
Pb
10 мкм
Рис. 1. Структура твердого металла, полученного после отстаивания расплава 60Sn + 40Pb (мас. %) [2]. Зерна
имеют размер порядка нескольких микрон; они вытянуты по вертикали, в направлении всплывания олова.
ДАННЫЕ В ПОЛЬЗУ ЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРЫ РАСПЛАВОВ
Центрифугирование и отстаивание “гомогенных” расплавов. Около 1970 г. прошла
дискуссия по результатам центрифугирования жидкого чугуна в экспериментах Сама%
рина-Вертмана. В результате центрифугирования оказалась повышенной концентра%
ция легкого углерода в одном конце ампулы, и уменьшенной в другом. Из условия се%
диментационного равновесия был сделан вывод, что в жидком чугуне сохраняются ко/
лонии атомов углерода, или микронеоднородности расплава, содержащие от
нескольких сотен до нескольких тысяч атомов, что соответствует включениям с ради%
усом порядка 1 нм.
Сейчас подобное изменение концентраций многократно получено уже и при про%
стой выдержке вертикальной трубки с расплавом, то есть при отстаивании расплава
(как в бутылке молока). Так, в работе [2] выдерживали в течение часа при 200°С рас%
плав Sn-Pb (40%) в трубке длиной 20 см. Концентрация тяжелого (с более высокой
удельной массой) свинца повысилась внизу на 8%, а легкого олова - вверху на 8%.
“Центр тяжести” олова повышался за час примерно на 3 см; частицы олова “всплыва%
ли” со средней скоростью 3 см/ч или 8 ⋅ 10-6 м/с. По формуле Стокса:
2
(2ΔρgR
)
V
=
9η
такая скорость движения достигается при радиусе включения R = 1.1 мкм, так как
разность плотности Δρ свинца и олова составляет 6 ⋅ 103 кг/м3, вязкость расплава η =
= 2 ⋅ 10-3 Па ⋅ с.
Таким образом, недостаточно предполагать, что микронеоднородности расплава
имеют радиус порядка 1 нм. В этом случае скорость всплывания включений получится
на 6 порядков величины меньше реальной. Для согласия с опытом по скорости изме%
нения концентраций требуется более радикальное допущение; нужно предположить,
что при плавлении эвтектики в жидкости могут сохраняться объемы или зерна компо%
нентов размером порядка микрон (R = 1.1 мкм). Это соответствует размеру малых зе%
рен или толщине пластинок твердой эвтектики. На рис. 1 видно, что зерна твердой эв%
тектики, полученной после отстаивания расплава, действительно имеют величину по%
рядка нескольких микрон. Видимо, при плавлении и кристаллизации могут
сохраняться и как%то переходить из одного состояния в другое целые зерна.
576
В. В. Павлов, А. М. Амдур, С. А. Федоров
10 мкм
Рис. 2. Капельки молочного жира в молоке размером от менее 1 до 5 микрон и меньше.
Получается, что центрифугирование и отстаивание расплавов подобно соответ%
ственно сепарированию и отстаиванию молока. Молоко содержит капельки молочно%
го жира в основном размером 2-5 мкм, т.е. примерно такие же, как и зерна эвтектики,
рис. 2. При отстаивании, например, в течение дня, много жира оказывается вверху. К
сожалению, нет фотографий зернистой структуры расплава эвтектики, подобных фо%
тографиям молока, рис. 2. Такая фотография дала бы исчерпывающий ответ на обсуж%
даемые вопросы. Сейчас о зернистой структуре расплава приходится судить лишь по
структуре тех слитков, которые получаются после кристаллизации. Результаты воз%
действий на расплав часто незаметны на самом расплаве, проявляются лишь по ре%
зультатам кристаллизации. Однако по данным [4, 10] на растровой фотографии свеже%
образованная поверхность жидкого галлия выглядит как зернистый излом поликри%
сталла. Можно, видимо, визуально наблюдать зерна расплава.
Наследственность, память расплава, потоковая обработка. Давно известно, что по%
сле расплавления крупнозернистого слитка и обратной кристаллизации расплава сно%
ва получается крупнозернистый слиток; при такой же переплавке мелкозернистого
металла снова получается мелкозернистая структура. Такие явления металлурги назы%
вают наследственностью и широко их используют. Применяется, например, измель%
чение зерна исходного твердого металла перед переплавкой путем специальной тер%
мообработки. В результате после переплавки получается мелкозернистая структура и,
соответственно, улучшенные механические свойства металла. “Наследуются” при пере%
плавке и такие тонкие особенности структуры, как розеточная или кустовая форма вы%
делений графита в чугуне [3]. Если мы принимаем, что при плавлении и кристаллиза%
ции сохраняются зерна металла, то такие явления наследственности вполне понятны.
Ультразвуковая обработка расплава. В металлургии широко применяется воздей%
ствие ультразвуком на расплавы. Мощный ультразвук вызывает акустическую кавита%
цию жидкого металла. Если нет ультразвуковой обработки, то при плавлении и обрат%
ной кристаллизации наследуется общий вид исходной зернистой структуры. Если
применяется ультразвуковая обработка, то после переплавки зерно твердого сплава по%
лучается измельченным во много раз, рис. 3. Очевидно, ультразвук дробит, измельчает
зерна расплава, которые затем в процессе кристаллизации превращаются в зерна твер%
дого металла. В твердом состоянии подобное измельчение зерна происходит при глубо%
кой интенсивной ковке слитка. Подобное действие вызывает и “озвучивание” расплава
колебаниями звуковой частоты. Цикл таких работ выполнен Пастуховым Э.А.
Деформация зерен при течении расплава. При прокатке зерна твердого металла вытя%
гиваются в направлении прокатки, рис. 4a при глубокой вытяжке проволоки получа%
Квази%кристаллические свойства металлических расплавов
577
а
б
Рис. 3. Крупнозернистая исходная структура (a) и мелкозернистая после ультразвуковой обработки (б).
а
б
в
Рис. 4. Текстуры вытянутых зерен металла. Текстура (a) получена прокаткой твердого металла, текстуры (б)
и (в) - втеканием расплава в трубку [4].
578
В. В. Павлов, А. М. Амдур, С. А. Федоров
Рис. 5. “Монокристаллическая” лауэграмма с рефлексами от пленки жидкого индия, температура 350°С,
[4]. Каждый рефлекс соответствует определенной кристаллографической плоскости.
ется текстура зерен, вытянутых по оси проволоки. Микрообъемы расплава подобным
образом растягиваются при втекании расплава в трубку и при течении внутри трубки.
Если в расплаве сохраняются зерна, то можно ожидать образование текстуры вытяну%
тых зерен в жидкости, втекавшей в трубку, и закристаллизовавшейся там. Такие опыты
были выполнены Майбородой В.П. и сотрудниками [4, 10]. Действительно, после за%
твердевания в трубке, в которую втекал расплав, образовалась такая текстура вытяну%
тых зерен, рис. 4. Течение жидкого металла может дать качественно такое же измене%
ние формы зерен будущего слитка, как и подобная деформация твердого металла.
Аналогично при ультразвуковой обработке расплава зерна измельчаются качественно
так же, как и при подобной деформации твердого металла при интенсивной ковке.
Дифракционные данные. Рентгенография и электронография эвтектических распла%
вов показали, что они рассеивают излучение как смесь областей почти чистых компо%
нентов. Обширный материал получен методами γ%спектроскопии Попелем П.С. и со%
трудниками, рис. 7. Микрорасслоение расплавов подтверждается дифракционными
методами. Однако эти методы обычно не позволяют судить о размере областей чистых
компонентов в расплаве.
Некоторые электронные микроскопы позволяют работать с очень узким пучком
излучения размером, например, порядка 0.1 мкм. Если в расплаве сохраняются зерна
размером в несколько микрон, то можно получить всю электронограмму от одного
зерна.
На рис. 5 представлена “монокристаллическая” электронограмма с шестью основ%
ными рефлексами, полученная Майбородой В.П. и сотрудниками от пленки жидкого
индия при 350°С. Подобные электронограммы с рефлексами дают твердые гексаго%
нальные кристаллы индия с шестью гранями. Каждый такой рефлекс является “зай%
чиком отражения” электронного луча от одной из шести кристаллографических плос%
костей или граней кристалла. Электронограмма расплава показала, что зерно распла%
ва размером, например, 1 мкм сохраняет (в несколько размытом виде) элементы
гексагональной структуры, анизотропии, элементы дальнего порядка. Электронограм%
ма показала также, что такие гексагональные зерна в жидком металле имеет размер не
меньше диаметра пучка излучения электронного микроскопа, например, 1 мкм.
Ряд таких электронограмм получен также от островковой пленки жидкого олова на
подложке углерода [4], в интервале 450-700°С; это на сотни градусов выше точки
плавления олова (232°С). Здесь жидкое олово также дает электронограммы, подобные
Квази%кристаллические свойства металлических расплавов
579
D
A
Tпл
C
B
1450
1550
1650
T, C
Рис. 6. Схема ветвления политерм вязкости сплавов на основе железа [3].
таковым для монокристаллов олова, но более размытые. Можно предполагать, что в
пределах зерна жидкости сохраняются какие%то элементы дальнего порядка и анизо%
тропия. Обсуждаемая электронограмма расплава в интервале от 450 до 700°С свиде%
тельствует о том, что вся облучаемая поверхность жидкого олова рассеивает излуче%
ние как одно зерно, как “квазимонокристалл”, правда, с несколько размытой стру%
кутрой. Если бы под электронный пучок попало N зерен, то число рефлексов
возросло бы в N раз.
Ряд подобных электронограмм с рефлексами получили Ю.И. Масленников и
С.И. Попель от расплавов систем Pb-Sn и Bi-Sb. В литературе можно найти много та%
ких данных. Но такие результаты исследований структуры противоречат современной
идеологии, поэтому они либо не привлекают внимания, либо рассматриваются как
“непонятные, странные” и др.
“ПОЛИМОРФНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ” В ЖИДКОЙ СТАЛИ
И ЕЕ ТЕРМОВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА (ТВО)
Рассмотрим подробнее споры по термовременной обработке жидкой стали (ТВО).
Давно отмечено, что политерма вязкости жидкой стали около температуры 1650°С пре%
терпевает “излом” или “скачок”, рис. 6. Здесь наблюдается ветвление политерм вязко%
сти, а также некоторых других свойств расплава [3]. Н.А. Ватолин и Э.А. Пастухов обна%
ружили здесь изменение рентгенограммы жидкого металла, то есть интенсивную пе%
рестройку структуры в узком интервале температуры в несколько десятков градусов
[5]. Такие изменения структуры, сопровождающиеся значительными изменениями
свойств, обычно считаются доказательством структурного превращения или фазового
перехода. Перегрев жидкой стали выше 1650°С (ТВО) приводит к более мелкозерни%
стой структуре слитков и улучшенным механическим свойствам металла. Раньше по%
добное влияние перегрева выше определенной температуры констатировано при ли%
тье. По данным [3], ТВО применяется при выплавке 70 марок стали на десятках заво%
дов страны, а также в производстве многих алюминиевых сплавов, чугунов,
580
В. В. Павлов, А. М. Амдур, С. А. Федоров
аморфизирующихся расплавов и др. Обычно после ТВО получается более мелкозер%
нистый слиток и значительно повышается пластичность металла (например, на 30%).
Однако “полиморфное превращение” в расплаве противоречит традиционной тео%
рии, поэтому вспыхнули острые дискуссии. Журнал “Известия вузов. Черная метал%
лургия” в течение 1985 г. опубликовал целый ряд статей за и против этого превраще%
ния. Победили теоретики; в результате экспериментаторы на 10-15 лет спрятали по/
дальше свои рентгенограммы и политермы. Даже в опытных данных по аномалиям
вязкости в большинстве на какое%то время оказались те экспериментаторы, которые
не находили этих аномалий в области перехода. Авторы обобщающей книги [7] при%
водят 7 групп исследователей, обнаруживающих аномалии, и 8 групп, по данным ко%
торых аномалии не выявляются или почти не выявляются. Видимо, аномалии отчет%
ливо видны при измерениях вязкости в вискозиметре Швидковского, методом кру%
тильных колебаний, при мягких воздействиях на расплав. При жестких механических
воздействиях в вибрационном вискозиметре, как и при ультразвуковой обработке,
зерна разрушаются, и аномалии незаметны.
Но на заводах по%прежнему применяли ТВО, и публикации в пользу этого приема
постепенно возобновились. Однако всячески смягчалась терминология, чтобы не воз/
вращаться к бесплодным дискуссиям с противниками этих методов среди физиков. Вме%
сто “скачка вязкости” говорили лишь об “аномалии” на ее политерме, вместо “поли%
морфного превращения” в расплаве говорили лишь о некоем “изменении структуры”,
и др. Однако это чисто словесные смягчения.
Прошло также много местных и малоизвестных споров по этим темам [6]. Другие
дискуссии теоретиков и экспериментаторов развивались примерно по той же схеме.
Нередко на конференциях МиШР экспериментаторы сообщали все новые данные,
например, об особенностях политерм и изотерм, тогда как в соседней теоретической
секции той же конференции одно упоминание о таких эффектах вызывало недоуме%
ние, резкое неодобрение или же “длительное трудное замешательство”. Общение двух
секций конференции по этой теме начиналось в виде вспышки споров. Обычно теоре%
тикам удавалось найти недостатки в объяснениях полученных данных, или даже по%
ставить под сомнение сами эти данные, так что на какое%то время такие результаты
даже переставали публиковать. Но постепенно такие публикации возобновлялись. Го%
ворят, что экспериментаторы открывают обсуждаемые явления, а теоретики их за/
крывают, как несовместимые с теорией.
Гомогенизация расплава. Пленка жидкого олова, изученная в [4], в интервале 232-
700°С дает “монокристаллическую” электронограмму (рис. 5), свидетельствующую о
сохранении зерен. При перегреве выше 700°С “кристаллические” рефлексы размыва%
ются; на электронограмме при 700°С появляется тусклое “гало”, характерное для од%
нородного жидкого олова [4]. Здесь происходит, видимо, гомогенизация, разрушение
зерен жидкого олова. В опытах Попеля П.С. подобная гомогенизация двухкомпонент%
ных сплавов Sn-Pb наблюдалась, по данным γ%спектроскопии, при перегреве на 50-
300°С над линией ликвидуса, рис. 7. Ниже температуры гомогенизации расплав рассе%
ивает излучение как смесь областей почти чистых компонентов, выше этой темпера%
туры - как гомогенный раствор. Рентгенограммы жидкой стали около 1650°С [5] так%
же позволяют интерпретировать проходящее здесь превращение (ТВО) как гомогени%
зацию.
После гомогенизации кристаллизация расплава становится более медленной и
трудной. Увеличивается переохлаждение расплава, получается слиток с измельчен%
ным зерном и, соответственно, с улучшенными механическими свойствами металла.
При гомогенизации происходит, очевидно, разрушение зерен расплава, и после этого
при кристаллизации требуется уже не простое преобразование имеющихся зерен рас%
плава в зерна поликристалла, но более трудное зарождение новых зерен в “безструк%
турной” жидкости.
Квази%кристаллические свойства металлических расплавов
581
T, K
T, K
~
800
700
600
500
0
20
40
60
80
100
9
8
Sn
Pb
d, г/см3
Рис. 7. Область гомогенизации расплава (заштрихована), перехода “эвтектической” микронеоднородной
структуры расплава в однородную. Справа - ветвление политермы плотности в эвтектическом расплаве
Sn-Pb по данным γ спектроскопии (данные Попеля П.С. и сотрудников).
Плавление в таких случаях становится как бы двустадийным; в точке плавления те%
ряется механическая прочность, но сохраняются элементы зернистой структуры и
анизотропии, которые исчезают лишь при гомогенизации, при перегреве на десятки
или сотни градусов. Такое плавление сплавов напоминает двустадийное плавление в
системах с жидкими кристаллами (ЖК). В точке плавления кристаллическое вещество
превращается в жидкокристаллическое, сохраняющее элементы анизотропии, кото%
рое гомогенизируется лишь при перегреве, в “точке просветления” Т0 [9]. При охла%
ждении ниже точки просветления “нормальная” гомогенная прозрачная жидкость
мутнеет, что свидетельствует о появлении неоднородностей, включений размером не
меньше длины волны видимого света (0.4-0.7 мкм).
Жидкие кристаллы, как разупорядоченные системы в одном измерении, также вы%
зывали острые споры [9]. Известные еще с 19 в., ЖК привлекли внимание лишь в по%
следние десятилетия, когда на их основе стали изготавливать табло, дисплеи, ЖК%те%
левизоры, и др. Под действием небольшого внешнего электрического поля зерна ЖК
быстро изменяют ориентацию осей “решетки”, и, соответственно, цвет и степень
прозрачности. В точке просветления (гомогенизации) ЖК зафиксирован небольшой
тепловой эффект превращения [9], который пока не удается выявить для гомогениза%
ции сплавов.
Гомогенизация ЖК при перегреве выше точки просветления Т0 является обрати%
мой, его зерна восстанавливаются при охлаждении ниже Т0. Наоборот, гомогенизация
зернистой структуры расплавов оказывается необратимой; эту структуру можно вос%
становить лишь в кристаллическом состоянии, после новой кристаллизации и обрат%
ного расплавления. Видимо, зерна ЖК термодинамически стабильны, зернистая
структура расплавов метастабильна.
СТАБИЛЬНОСТЬ АТОМАРНЫХ СТРУКТУР КАК СЛЕДСТВИЕ
КВАНТОВОГО ВЫМОРАЖИВАНИЯ АТОМАРНЫХ СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ
Известно, что при уплотнении системы атомов%шариков получается плотнейшая
шаровая упаковка, структура типа ГЦК или ГПУ. Обычно этот процесс отождествля%
ют с кристаллизацией, с установлением дальнего порядка, образованием прочной
кристаллической решетки. Считается, что “кристалл подобен толпе, плотно сжатой в
582
В. В. Павлов, А. М. Амдур, С. А. Федоров
Рис. 8. Разреженный “пылевой кристалл” [8]. Образующие кристалл пылинки располагаются на больших
расстояниях порядка 101-102 мкм друг от друга.
закрытом помещении” (Я.И. Френкель). “Структурными взаимодействиями”, ответ%
ственными за устойчивость структуры и ее вид, в традиционной теории является ко%
роткодействующее отталкивание атомов%шариков. Но в неплотной и неупорядочен%
ной структуре такое отталкивание не может поддерживать стабильность больших ани%
зотропных зерен структуры расплава, которые содержат, например, по 1010 атомов.
Поэтому традиционная теория не может признать такую зернистую структуру распла%
ва; отсюда обсуждаемые споры теоретиков и экспериментаторов. По фактам дально%
действия в расплавах также прошли острые дискуссии [6]. Неплотная и неупорядочен%
ная система сферических частиц вообще не может иметь какой%либо прочности,
жесткости структуры. Поэтому данные о металлических стеклах [1] также вызывали
“недоумение”. Впервые металлическое стекло было получено впервые в советскими
учеными Сали и Мирошниченко и независимо несколько позже 1960 г. группой про%
фессора Дювеза; при этом в первой публикации Дювез включил в соавторы и своего
аспиранта Клименти, случайно воспроизведшего целенаправленный “советский”
эксперимент и на авторов которого они сослались, отдав приоритет Сали и Мирош%
ниченко.
В [6] обосновывается следующее положение: устойчивость кристаллических реше%
ток является следствием атомарных квантовых эффектов, а не отталкивания атомов%
шариков. Согласно теориям теплоемкости Эйнштейна и Дебая, в кристалле значи%
тельна (10-100%) доля αо “вымороженных” атомов, то есть атомов, пребывающих на
нулевом энергетическом уровне. Для смещения “вымороженного” атома из узла ре%
шетки его необходимо возбудить, перевести с нулевого хотя бы на 1%й энергетический
уровень, необходимо “разморозить” его. Методом молекулярной динамики показано,
что в системе с “вымороженными” атомами получается разумное значение энергии
активации Е диффузии аргона, то есть разумная жесткость структуры кристалла [6].
Решетка стабильна, атомы “почти неподвижны” вследствие квантовых запретов, а не
потому, что они “плотно сжаты”. В последнее время получены пылевые кристаллы [8]
(рис. 8), в которых пылинки располагаются далеко друг от друга, на расстояниях
102⎯103 мкм.
При плавлении интенсивность квантовых эффектов и доля “вымороженных” ато%
мов намного убывает; соответственно, стабильность структуры также резко уменьша%
ется, но не становится нулевой. Далее, квантовые запреты являются дальнодействую%
щими. Так, не может быть двух атомов%фермионов с одинаковыми квантовыми числа%
Квази%кристаллические свойства металлических расплавов
583
ми в пределах всей системы, сколь бы большой не была система. Поэтому в
обсуждаемой модели [6] в жидкости возможны, видимо, упорядоченные структуры
большого размера, c некоторой стабильностью, с элементами дальнего порядка, на%
пример, зерна размером в несколько микрон.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Рассмотрены данные, свидетельствующие о сохранении зерен поликристалла в рас%
плаве. Это противоречит традиционной теории жидкости, поэтому такие данные вы%
зывают острые споры между теоретиками и экспериментаторами. Высказано предпо%
ложение, что стабильность атомарных структур обусловлена не тем, что атомы%шари%
ки “плотно сжаты”, а квантовым “вымораживанием” атомарных степеней свободы,
поэтому в жидкости также возможна некоторая стабильность зерен размером в не%
сколько микрон.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 18%29%24081.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Б р а ж к и н В . В . Где находится область сверхкритического флюида на фазовой диа%
грамме? // УФН. 2012. 182. № 11. С. 1137-1156.
2. Уг л е в Н . П . , Уг л е в С . Н . Сверхтекучесть на межфазной границе жидкого металла
и твердого тела // Конденсированные среды и межфазные границы. 2014. 16. № 4. С. 503-512.
3. Б а у м Б . А . , Х а с и н Г. А . , Тя г у н о в Г. В . Жидкая сталь. М.: Металлургия. 1984.
4. М а й б о р о д а В . П . Потоковая обработка жидких металлов // Украинский физиче%
ский журн. 1991. № 6. С. 68-71.
5. В а т о л и н Н . А . , П а с т у х о в Э . А . Дифракционные исследования строения высо%
ко%температурных расплавов. М.: Наука. 1980.
6. П а в л о в В . В . Кризис классической кинетической теории. Екатеринбург: УГГУ, 2018.
7. О с т р о в с к и й О . И . , Гр и г о р я н В . А . , В и ш к а р е в А . Ф . Свойства металли%
ческих расплавов. М.: Металлургия, 1988.
8. Ф о р т о в В . Е . Пылевая плазма // УФН. 2004. 174. С. 495-544.
9. Ш у в а л о в Л . А . Современная кристаллография. Т. 4. М.: Наука, 1981.
10. М а й б о р о д а В . П . Влияние потоковой обработки расплава на структуру алюминия,
никеля и меди // Расплавы. 1991. № 3. С. 115-117.
The Quasi Crystalline Properties of Metallic Melts
V. V. Pavlov1, A. M. Amdur1, S. A. Fedorov2
1Ural State Mining University, Yekaterinburg, Russia
2Institute of Metallurgy, Ural Branch, Rassian Academy of Science, Yekaterinburg, Russia
In metallurgy, liquid metal overheating has long been used above a certain “homogeniza%
tion temperature” Т0, to then obtain a more fine%grained bullion and improved mechanical
properties of the metal. In the range between the melting point TM and Т0, the eutectic
melts, in some cases, diffuse radiation (X%ray, electronic, γ%rays) as a mixture of areas of al%
most pure components, the above Т0 is as homogeneous liquid. Below Т0, the number of
melts are amenable to partial separation during centrifugation and sedimentation. So, in the
melt Pb%Sn heavy lead (with a higher specific gravity) sinks, and the tin floats at a speed of
about 3 cm/h. According to the Stokes formula, inclusions of several microns in size move at
such a speed. It is suggested that the melting may retain grains of polycrystalline alloy, which
are destroyed only at a temperature of homogenization Т0.
Keywords: granular structure, conserving of grains in the melt, structural interaction, ho%
mogenization of the melt
584
В. В. Павлов, А. М. Амдур, С. А. Федоров
REFERENCES
1. Brazhkin V.V. Gde nakhoditsya oblast' sverkhkriticheskogo flyuida na fazovoy diagramme?
[Where is the region of supercritical fluid in the phase diagram?] // UFN. 2012. 182. № 11. P. 1137-
1156. (in Russian).
2. Uglev N.P., Uglev S.N. Sverkhtekuchest’ na mezhfaznoy granitse zhidkogo metalla i tverdogo
tela [Superfluidity at the interphase boundary of a liquid metal and a solid] // Kondensirovannyye
sredy i mezhfaznyye granitsy. 2014. 16. № 4. P. 503-512. (in Russian).
3. Baum B.A., Khasin G.A., Tyagunov G.V. Zhidkaya stal' [Liquid steel]. M.: Metallurgiya. 1984.
(in Russian).
4. Mayboroda V.P. Potokovaya obrabotka zhidkikh metallov [Stream processing of liquid metals] //
Ukrainskiy fizicheskiy zhurnal. 1991. № 6. P. 68-71. (in Russian).
5. Vatolin N.A., Pastukhov E.A. Difraktsionnyye issledovaniya stroyeniya vysokotemperaturnykh
rasplavov [Diffraction studies of the structure of high temperature melts]. M.: Nauka. 1980. (in Rus%
sian).
6. Pavlov V.V. Krizis klassicheskoy kineticheskoy teorii [Crisis of classical kinetic theory]. Yekater%
inburg: UGGU, 2018. (in Russian).
7. Ostrovskiy O.I., Grigoryan V.A., Vishkarov A.F. Svoystva metallicheskikh rasplavov [Properties
of metal melts]. M.: Metallurgiya, 1988. (in Russian).
8. Fortov V.Ye. Pylevaya plazma [Dusty plasma ] // UFN. 2004. 174. P. 495-544. (in Russian).
9. Shuvalov L.A. Sovremennaya kristallografiya [Modern crystallography]. Tom 4. M.: Nauka,
1981. (in Russian).
10. Mayboroda V.P. Vliyaniye potokovoy obrabotki rasplava na strukturu alyuminiya, nikelya i me%
di [Effect of melt flow treatment on the structure of aluminum, nickel and copper] // Rasplavy. 1991.
№ 3. P. 115-117. (in Russian).