РАСПЛАВЫ

6 · 2019

УДК 532.78:539.186.3

КВАЗИ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ

^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 Т_пл 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

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^-6м/с. По формуле Стокса:

(2ΔρgR

)

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^-3Па ⋅ 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%

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

T_пл

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

800

700

600

500

100

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 Т₀является 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 10¹⁰атомов.

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 α_о “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 T_M 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).