СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Термодинамика ТЕРМОДИНАМИКА ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ ПРИ СВЕРХВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ ЭЛЕКТРОТОКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

ТЕРМОДИНАМИКА ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ ПРИ СВЕРХВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ ЭЛЕКТРОТОКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

© Дмитрий Иванович Корнеев

© Олег Орестович Фейгин

Контакт с авторами: tor@3s.kharkov.ua

Термодинамика жидких металлов тесно связана с металлургическими процессами варки чугуна, сталей и сплавов. С металлофизической точки зрения она представляется вполне устоявшейся прикладной дисциплиной с традиционным аналитическим аппаратом. Ситуация меняется при переходе к электрофизическим эффектам, связанных с прохождением серий сверхмощных электроразрядов в металлорасплавах. Это имело место при многочисленных и разнообразных экспериментах по электромагнитному управлению кристаллизацией металлов. Подобные опыты при сверхвысоких энергиях электротокового воздействия впервые были поставлены академиком Д.И.Корнеевым. В процессе разработки новых видов сварки плавлением и электрошлакового переплава им было открыто уникальное явление принудительной бездендритной субкристаллизации при электротоковой импульсной обработке /ЭТИО/ металлорасплавов сварочной ванны [1].

Эффект ЭТИО Корнеева может наполнить новым содержанием целый ряд инновационных технологических процессов в сварочном производстве и специальной электрометаллургии. Разнообразные методические вариации его применения позволят создавать не имеющие аналогов виды сталей, сплавов, интерметаллических соединений и металлокерамических твердых растворов [3]. При этом потенциальные возможности практического опосредования явления ЭТИО Корнеева этим далеко не исчерпываются. Например, интересные процессы должны наблюдаться при замещении методом ЭТИО Корнеева процессов спекания и термоциклирования под давлением при изготовлении высокотемпературных сверхпроводников и термоударов в производстве сверхпрочных пленок и ситаллов.

Теоретические модели эффекта ЭТИО Корнеева разрабатывались на основе концепции мультиразрядной генерации локальных неоднородностей квазистабильной плазмы в плотной проводящей жидкой среде с анизотропными термополями [2, 4]. В данных процессах происходит флуктуационное перераспределение градиентов температур, что вызывает пики стоячих термоволн, лимитирующих осцилляции фазовых переходов: металлорасплав ® аморфизированный поликристаллит ® субмелкодисперсный конгломерат. Динамика подобных квазихимических реакций характеризуется реверсивными переходами от нестационарнарных диссипативных структур к фазово-неоднородной термодинамической системе с источниками и стоками конвертированной энергии. При этом синергетический характер происходящих физических явлений требует внимательного изучения малоисследованного поведения интегральных энтропийно-энтальпийных характеристик [5].

В настоящей работе рассматриваются основные термодинамические параметры, входящие в уравнения энергетического баланса для неестественно затвердевающих металлов. Основным критерием здесь будет являться скорость изменения энтропии внутри выделенного объема металлорасплава в предкристаллизационном состоянии:

dS/dt = ∫ Q dV - ∫ divI dV, (1)

где Q – интенсивность источников энтропии; I – вектор потока энтропии. На последующих стадиях ЭТИО Корнеева в качестве источников энтропии выступают различные первичные плазменные образования. Они возникают в ходе электроразряда через жидкий металлорасплав и имеют вид слившихся лидер – стримеров, перерастающих в плазменные шнуры. Интенсивность экстериорных источников энтропии, входящая в уравнение (1), имеет форму:

Q = S I(i) F(i) / kT, (2)

где I(i), F(i) – парциальные компоненты обобщенных потоков энтропии и термодинамических сил; kT- термодинамическая температура. Общее изменение энтропии в объеме затвердевающего металлорасплава аддитивно к парциальным составляющим из формулы (2):

S = S ∫ (∫ Q dV) dt. (3)

Суммарное изменение энтропии по равенству (3) соответствует полному временному циклу ЭТИО Корнеева. Квазипериодические осцилляции уровня энтропии в области эквилибриума ликвидус – солидус вследствие термодиффузии и энергопереноса составят:

S* = S{ N[ Q(T, t, q)] – N[ Q*(T, t, q)]} + S{ E[ I(T, t, q)] – E[ I*(T, t, q)]}, (4)

где N – удельная концентрация диффузионных потоков; Е – внутренняя энергия первичной фазы аморфно – поликристаллической металломатрицы; t, q – пространственно – временные координаты. В суммарную интегральную энтропию процесса ЭТИО Корнеева, наряду с величиной из соотношения (4), вносят свой вклад вариации необратимых физико-химических преобразований термодинамической энергии:

S(n) = m{ c(T)(lnT – lnT’) + E*T*}, (5)

где m – фазово однородная масса расплава; с(Т) – удельная теплоемкость; Т, Т’ – тепловые градиенты амплитуд термоволн; Е*, Т* - пороговая энергия и температура активации фазовых переходов. С учетом аналитического вида формулы (5) можно получить окончательный общий вид для суммарной энтропии:

S = S(0)[ exp(N/kT) + exp(E/kT) ] + m[ c(T)(lnT – LnT*) + E*T*]. (6)

Полученное уравнение (6) содержит решения, соответствующие термодинамическим критериям стабильности кристалло – аморфных агрегатных фаз в застывающем металлорасплаве. Каждое из таких решений определяет явные и неявные зависимости основных термодинамических параметров от параметров среды расплава и внешнего воздействия электрофизических факторов ЭТИО Корнеева. В конечном итоге, учитывая синергетизм физико – химических процессов, их анализ с помощью термодинамики необратимых процессов может оказаться достаточно эффективным. Следующим этапом данных модельных построений может быть разработка специальной концепции квазихимических агрегатно-фазовых реакций, лимитируемых уровнем верификации параметрической идентификации процессов энтропийно-энтальпийных корреляций. Авторы надеяться вернуться к более детальному рассмотрению данных вопросов в своих последующих публикациях.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Корнеев Д.И. Современные способы электроразрядной импульсной обработки металла шва и сварных конструкций.- Л.: ИПКРРССП, 1988.- 40 с.
  2. Корнеев Д.И., Фейгин О.О. Модельные физические механизмы высокоэнергетического магнитно - импульсного воздействия на расплав металла // Сб. научн. работ УАННП.- 2000.- №1. - С. 52 – 53.
  3. Фейгин О.О. ВОЗДЕЙСТВИЕ СВЕРХВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧНЫХ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСОВ НА МЕТАЛЛОРАСПЛАВЫ
  4. Корнеев Д.И., Фейгин О.О. ПАРАДОКСАЛЬНАЯ ФИЗИКА СВЕРХМОЩНЫХ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫХ РАЗРЯДОВ
  5. Корнеев Д.И., Фейгин О.О. ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА СВЕРХВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСОВ В МЕТАЛЛОРАСПЛАВАХ
Дата публикации: 23 июня 2003
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.