Явище термодифузії в рідких і твердих металах у роботах О. М. Скребцова
DOI:
https://doi.org/10.31498/2225-6733.48.2024.310684Ключові слова:
градієнт концентрації, градієнт температури, термодифузія, тепловий ефект термодифузії, температураАнотація
У 2024 році відзначається 100-річний ювілей ученого зі світовим ім'ям, нашого земляка, професора Олександра Михайловича Скребцова. Крім досліджень застосування радіоактивних ізотопів у металургії, розвитку теорії рідкого стану металевих розплавів значну увагу він приділив явищу термодифузії в рідких і твердих металах. Цю роботу присвячено аналізу цієї частини наукової спадщини О. М. Скребцова. Рух атомів під дією градієнта температури (термодифузія) відбувається під час різних природних явищ і в багатьох технологічних процесах. Однак при вивченні рушійних сил і механізмів термодифузії, до тепер, як правило, переважав академічний підхід. Це дозволило досить добре розвинути теорію термодифузії стосовно газів, розчинів солей і твердих металів. Ця стаття присвячена аналізу досліджень, спрямованих на можливість практичного використання цього явища для підвищення ресурсу деталей, що працюють в умовах температурного градієнта, та оптимізації процесів, що протікають з градієнтом температури. Такі процеси відбуваються в металургійних агрегатах, супроводжують біметалеве лиття, зварювання, наплавлення тощо. На основі аналізу наявних у літературі експериментальних даних описано встановлений зв'язок між теплотою термодифузії та співвідношенням атомних радіусів елементів, що дифундують, Rd, і основного металу Rb. Показано принципову можливість використання термодифузії для керування процесами десульфурації рідкого чавуну та створення захисних покриттів на деталях із сірого чавуну під час їх експлуатації при високих температурах
Посилання
Ludwig C. Diffusion Zwischen Ungleich Erwwarmten Orten Gleich Zusammengestzter Losun gen. Sitzungsberichte der Akademie der Wissenschaften mathematisch-naturwissenschaftliche Klasse. 1856. No. 65. Pp. 539.
Soret C. Concentrations differentes d'une dissolution dont deux parties sont a'des temperatures differentes. Archives des sciences physiques et naturelles. 1879. No. 2. Pp. 48.
Tyndall J. Scientific addresses. New Haven: C.C. Chatfield & Co, 1870. 74 p.
Rahman M. A., Saghir M. Z. Thermodiffusion or Soret effect: Historical Review. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2014. No. 73. Pp. 693-705. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.02.057.
Chapman S. Thermal Diffusion in Ionized Gases. Proceedings of the Physical Societ. 1958. No. 72(3). Pp. 353-362. DOI: https://doi.org/10.1088/0370-1328/72/3/305.
Ajrapetyan M. Yu., Uryupin S. A. Anomalous diffusion and thermodiffusion of light ions in a non-isothermal plasma. Letters to the Journal of Experimental and Theoretical Physics. 2008. Vol. 87(12). Pр. 777-781. DOI: https://doi.org/10.1134/S0021364008120060.
Shewmon P. G. Diffusion in solids. New York : McGraw-Hill Book Company, Inc., 1963. 203 p.
Bokshtein B. S. Diffusion in metals. Springer Nature, 1978. 248 p.
Nowacki W. Certain problems of thermodiffusion in solids. Archive of Applied Mechanics. 1971. No. 26. Pp. 731-755.
Nowacki W. Dynamical problems of thermodiffusion in solids. The Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences. 1974. No. 22. Part I. Pp. 55-64; Part II, pp. 205-211.
Nowacki W., Olesiak Z. S. Termodyfuzja w ciałach stałych. Warszawa : PWN, 1991. 289 p.
Olesiak Z. S. Problems of thermodiffusion of deformable solids. Materials Science. 1998. No. 34. Pp. 297-303. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02355619.
Термодиффузия элементов в металлах, обобщение экспериментальных данных по тепловым эффектам процесса / А.М. Скребцов и др. Процессы литья. 2015. № 2. C. 64-69.
Asaro R. J., Farkas D., Kulkarni Ya. The Soret effect in diffusion in crystals. Acta Materialia. 2008. Vol. 56. Pp. 1243-1256. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2007.11.019.
Ahadi A., Varenbergh S., Saghir M. Z. Measurement of Soret coefficients for a ternary hydro-carbon mixture in low gravity environment. The Journal of Chemical Physics. 2013. Vol. 138(20). Pp. 1-17. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4802984.
Ahadi A., Saghir M. Z. An extensive heat transfer analysis using Mach Zehnder interferometry during thermodiffusion experiment on board the International Space Station. Applied Thermal Engineering. 2014. Vol. 62. Pp. 351-364. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2013.09.048.
Walker D., DeLong S. E. Soret separation of mid-ocean ridge basalt magma. Contributions to Mineralogy and Petrology. 1982. Vol. 79. Pp. 231-240. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00371514.
Aleksander K. Isotope separation by thermodiffusion in liquid phase. Advances in physical science. 1962. Vol. 24(8). Pp. 711-748.
Chepak-Gizbrekht M. V. Estimation of Thermodiffusion Influence on Formation of Transition Zones during Brazing. Key Engineering Materials. 2016. Vol. 712. Pp. 379-383. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.712.379.
Скребцов А. М., Дан Л. А., Павлюк Б. А. Формирование переходной зоны в литом биметалле на основании чугунов различных составов. Теория и практика процессов получения биметаллических и многослойных отливок. 1987. C. 31-35.
Дан Л. А. Технологический процесс восстановления шахтных межпутевых роликов переливом жидкого металла по изношенной поверхности : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.16.04. Киев, 1988. 18 с.
Alexandrov D. V., Aseev D. L. Directional solidification with a two-phase zone: thermodiffusion and temperature-dependent diffusivity. Computational Materials Science. 2006. Vol. 37(1). Pp. 1-6. DOI: https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2005.12.019.
Alexandrov D. V., Pinigin D. A. On the Theory of Dendritic Growth: Soret and Temperature Dependent Diffusion Effects. Metallurgy (Metally). 2013. Vol. 2013. No. 2. Pp. 123-129. DOI: https://doi.org/10.1134/S0036029513020031.
Bokshtejn B.S., Bokshtejn S.Z., Zhuhovickij A.A. Thermodynamics and kinetics of diffusion in solids. Springer Nature, 1974. 280 p.
Кузьменко П. П. Электроперенос, термоперенос и диффузия в металлах. Киев : Вища школа, 1983. 151 c.
Дан Л. А., Скребцов А. М. Анализ движущих сил и механизмов термодиффузии элементов в сером чугуне. Вестник Приазовского государственного технического университета. 2007. Вып. 17. С. 89-92.
Скребцов А. М., Дан Л. А., Вылегжанина Т. В. Изменение свойств серого чугуна после термоциклирования с градиентом температуры. Теория и практика металлургических процессов. Киев : Издательство УМК, 1990. C. 94-102.
Термодиффузия и электроотрицательность элементов в металлах / Скребцов А. М., Терзи В. В., Качиков А. С., Дан Е. Л. Вісник Приазовського державного технічного університету. 2012. Вып. 24. C. 131-135.
Дан Л. А. Использование ФГМ как способ повышения разгаростойкости чугунных и стальных отливок. Вісник Донбаської державної машинобудівної академії. 2009. № 15(1). C. 112-115.
Sondermann E., Kargl F., Meyer A. In situ Measurement of Thermodiffusion in Liquid Alloys. Physical Review Letters. 2019. Vol. 123. 255902. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.255902.
Jafar-Salehi E., Eslamian M., Saghir M. Z. Effect of thermodiffusion on the fluid flow, heat transfer, and solidification of molten metal alloys. Engineering Science and Technology. 2016. Vol. 19(1). Pp. 511-517. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jestch.2015.09.007.
Скребцов О. М., Терзі В. В., Проценко Д. М. Унікальний експеримент із термодифузії елементів у рідкому чавуні. Чорна металургія. 2015. № 58(10). С. 785-786. DOI: https://doi.org/10.17073/0368-0797-2015-10-785-786.
Lepihin L. A., Manaenko I. P. The condition of the scaffold after blowing of one of the blast furnaces of Magnitogorsk Iron and Steel Works. Steel in translation. 1961. No. 3. Pp. 41-48.
Стародубов К. Ф., Свечников В. Н. Изложницы. Харьков, Днепропетровск : Сталь, 1932. 188 c.
Wróbel T. Bimetallic layered castings alloy steel – grey cast iron. Archives of Materials Science and Engineering. 2011. Vol. 48(2). Pp. 118-125.
Костенко Г. Д., Брик В. Б., Горский В. В. Основные закономерности диффузионного перераспределения легирующих элементов при формировании переходных слоев биметаллических отливок на основе железа. Теория и практика процессов получения биметаллических и многослойных отливок. Киев: Институт Проблем Литья, 1987. C. 10-15.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Журнал "Вісник Приазовського державного технічного університету. Серія: Технічні науки" видається під ліцензією СС-BY (Ліцензія «Із зазначенням авторства»).
Дана ліцензія дозволяє поширювати, редагувати, поправляти і брати твір за основу для похідних навіть на комерційній основі із зазначенням авторства. Це найзручніша з усіх пропонованих ліцензій. Рекомендується для максимального поширення і використання неліцензійних матеріалів.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди, які стосуються неексклюзивного поширення роботи в тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.
