Затвердевание жидкого сплава

Затвердевание жидкого сплава. Фазовые превращения в сплавах обычно изучают при нормальном атмосферном давлении. Раз давление фиксировано — одну степень свободы долой, и формула правила фаз принимает вид С = К+ 1 -Ф. Попытаемся ее применить для анализа известного фазового превращения — затвердевания (более точно- кристаллизации) жидкого сплава. Им люди пользовались с незапамятных времен: металл нагреванием расплавляли, затем жидкость заливали в литейную форму, где изделие сразу приобретало законченный вид. Плавление и затвердевание происходят при одной и той же температуре (точно так же, как таяние и образование льда), когда в равновесии находятся жидкая и твердая фазы (Ф = 2). Следовательно, С = К+ 1 — 2 = /С- I. Если затвердевает или плавится чистый металл, то К = I и число степеней свободы становится равным нулю.

Это означает, что плавление и кристаллизация происходят при одной строго фиксированной температуре. Она хорошо известна для всех металлов. Например, для меди она равна 1083 °С, а для никеля 1455°С. Ну, а как будет происходить затвердевание сплавов меди с никелем? Здесь число компонентов К — 2 и число степеней свободы оказывается равным единице. Следовательно, если взять сплав фиксированной концентрации, то он будет плавиться или затвердевать в некотором интервале температур. Такая ситуация кажется уже не вполне обычной, и желательно поставить эксперимент, чтобы убедиться в правильности теоретического рассмотрения. Существует много вариантов наблюдения плавления или затвердевания сплава. Но, возможно, самым простым и наглядным является метод кривых охлаждений. В конце прошлого — начале нынешнего веков этот метод широко использовался в работах школы академика Николая Семеновича Курнакова в России. Сам Н. С. Курнаков сконструировал специальный прибор — пирометр Курнакова — для автоматизации измерений. Метод основан на регистрации теплового эффекта, которым сопровождается фазовое превращение*)’. Любой из нас имел возможность убедиться в его существовании, когда после купания выходил из воды на берег. Даже в самый жаркий день при этом ощущается некоторый «холодок», так как испаряющиеся капли забирают определенное количество теплоты у тела. При кристаллизации жидкого сплава тепло, наоборот, выделяется.

И это с помощью приборов также можно «почувствовать». Правда, существуют (и позднее нам встретятся) фазовые превращения без теплового эффекта. Но плавление и кристаллизация сопровождаются тепловым эффектом всегда.

Комментарии закрыты.

Детский юношеский конкурс фестиваль смотрите на http://interfestival.ru.