УДК 53.098.621.74
DOI: 10.18503/1995-2732-2021-19-1-29-34
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы): применение силуминов широко распространено в различных отраслях промышленности: в судо- и авиастроении, строительстве, оружейном производстве, при изготовлении бытовых и сантехнических изделий. В связи с чем ведутся активные исследования процесса переплавки силуминов с целью получения заданных физико-технических свойств. Особенно актуальным является исследование влияния внешних воздействий (ультразвуковых волн, магнитного поля, электрического поля, механических вибраций) на физические свойства слитка. Цель работы: установить параметры внешних полей, влияющие на процесс кристаллизации расплава. Используемые методы: теоретическая оценка влияния постоянного магнитного поля с индукцией В ≤ 1 Тл на некоторые физико-технические параметры кристаллизующегося расплава; экспериментальное исследование, направленное на выявление влияния магнитных полей на кинетику и термодинамику, а также тепломассоперенос процесса кристаллизации расплавов силуминов. Новизна: в настоящее время отсутствуют физические и физико-математические модели процессов взаимодействия магнитных полей и внутренних параметров, лежащих в основе кинетики и термодинамики кристаллизации, а также тепломассопереноса расплавов силуминов. Нами показана возможность установления функциональной связи характеристик магнитного поля и внутренних параметров, лежащих в основе кинетики кристаллизации расплава. Результат: установлено и экспериментально подтверждено, что постоянное магнитное поле на кинетику и термодинамику кристаллизации расплава парамагнитного силумина существенного воздействия не оказывает. Практическая значимость: проведенные исследования служат предпосылкой к установлению основ взаимодействия магнитных полей с расплавом металла при его кристаллизации и дальнейшей разработке способов формирования заданного состава и микроструктуры слитка.
Ключевые слова
Потенциал Гиббса, температура фазового равновесия, температура переохлаждения, магнитная энергия намагничивания, скрытая теплота фазового перехода.
Для цитирования
Термодинамика и кинетика кристаллизации алюминиевых сплавов в постоянном магнитном поле / Аркулис М.Б., Дубский Г.А., Долгушин Д.М., Мишенева Н.И. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т.19. №1. С. 29–34. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2021-19-1-29-34
1. Воздействие импульсного магнитного поля на расплав парамагнитного металла при кристаллизации / Долгушин Д.М., Дубский Г.А., Нефедьев А.А., Риве В.В., Долгушина О.В., Кайпер А. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2018. Т.16. №3. С. 57–66. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2018-16-3-57-66
2. Поверхностное омеднение стальной проволоки / Вдовин К.Н., Дубский Г.А., Нефедьев А.А., Деревянко Д.В. // Металлы. 2016. №2. С. 92–98.
3. Дубский Г.А., Егорова Л.Г. Методика определения линейной скорости роста кристалла при кристаллизации алюминия в магнитном поле // Математическое и программное обеспечение систем в промышленной и социальной сферах. 2017. Т. 5. №2. С. 19–24.
4. Лычев А.П., Черемишин А.И. Влияние магнитного поля на линейную скорость роста кристаллов // Электронная обработка материалов. 1981. № 2. С. 55–57
5. Мартынов О.В., Голиков С.С. Влияние внешнего магнитного поля на кристаллизацию стального слитка // Разливка стали в изложницы. 1984. 370 с.
6. Ивановский В.И., Черникова Л.А. Физика магнитных явлений: Семинары: учеб. пособие для физ. спец. ун-тов / под ред. Е.И. Кондорского. М. : Изд-во МГУ, 1981. 288 с.
7. Румер Ю.Б., Рывкин М.Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика: учеб. пособие для физ. спец. вузов. 2-е изд., испр. и доп. М.: Наука, 1977. 552 с.
8. Wu Y., Zhang X., Xu X., Lin X., Liu L. A review on the effect of external fields on solidification, melting and heat transfer enhancement of phase change materials // Journal of Energy Storage. 2020. V. 31. P. 101567.
9. Попова М.В., Малюх М.А., Лаврова Н.Б. Совместное влияние легирования и условий кристаллизации на технологичность и тепловое расширение литых алюминиевых сплавов // Актуальные проблемы в машиностроении. 2017. Т. 4. № 1. С. 112–118.
10. Кристаллизация под давлением доэвтектических и заэвтектических силуминов / Батышев К.А., Батышев А.И., Семенов К.Г., Демьянов Е.Д., Юсипов Р.Ф. // Заготовительные производства в машиностроении. 2018. Т. 16. № 11. С. 491–494.
11. Многоцикловое поверхностное легирование силумина титаном / Иванов Ю.Ф., Клопотов А.А., Ереско С.П., Петрикова Е.А., Лопатин И.В. // Решетневские чтения: материалы XXIII Международной научно-практической конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева. В 2-х ч. / под ред. Ю.Ю. Логинова. 2019. С. 526–528.