КИНЕТИКА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ In-Bi В КВАЗИРАВНОВЕСНЫХ И НЕРАВНОВЕСНЫХ УСЛОВИЯХ
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.22786125Ключевые слова:
висмут, индий, сплав, химическое соединение, предельное переохлаждение, квазиравновесная и неравновесная кристаллизацииПоддерживающие организации
Лицензия
Аннотация
В данной работе представлен сравнительный анализ кинетики кристаллизации отдельных сплавов системы In-Bi, включая чистые компоненты (In, Bi), химические соединения (BiIn, BiIn2, Bi3In5) и промежуточные сплавы системы. Методом циклического термического анализа исследовано влияние температуры нагрева расплава относительно температуры кристаллизации (или температуры ликвидус) на величину предельного предкристаллизационного переохлаждения , где – минимальная (предельная) температура в метастабильной области, при которой начинается кристаллизация). Показано, что для индия, соединения In2Bi , двух эвтектик (In- BiIn2, BiIn2- Bi3In5) и сплавов с концентрацией Bi до 37 ат.% характерна квазиравновесная кристаллизация (КРК) с малыми значениями (1–1,5 К) в области перегревов до 150 К. В то время как для Bi и соединения BiIn при критической температуре нагрева наблюдается переход от квазиравновесной к неравновесно-взрывной кристаллизации (НРВК) с быстрым скачком предельного переохлаждения (у Bi до 24 К, у BiIn до 16 К). Результаты позволяют уточнить механизм образования кристаллических кластеров и подтверждают различие структурных состояний в расплавах разных концентраций системы In-Bi.
Скачивания
Библиографические ссылки
1. Bismuth-indium system: Thermodynamic properties of liquid alloys / T.V. Kulikova, A.V. Mayorova, A.B.Shubin, V.A. Bykov, K.Yu. Shunyaev // Metallic Materials. – 2015. – Vol. 53, No. 3. – P. 133-137. –DOI: 10.4149/km_2015_3_133. – EDN: XZFRQP.
2. Филлипов В.В. Вязкость расплавов InBi-Pb / В.В. Филлипов, К.Ю. Шуняев // Расплавы. – 2020. – № 5. – С. 541-547. – DOI: 10.31857/S0235010620050059. – EDN: UDKPJC.
3. Formation of bismuth-based binary alloys and intermetallic compounds by ultrasonic cavitation / V.B. Kumar, G. Limmel, Z.E. Porat, A. Gedanken // New Journal of Chemistry. – 2015. – Vol. 39. – P. 5374-5381. – DOI: 10.1039/C5NJ00781J.
4. Aleksandrov V.D. The effect of sample mass on the crystallization supercooling in bismuth melt / V.D. Aleksandrov, V.A. Postnikov // Technical Physics Letters. – 2003. – Vol. 29. – P. 287-289. – DOI: 10.1134/1.1573293. – EDN: XJULMT.
5. Зозуля А.П. Влияние перегрева расплава на микротвердость висмута и олова при кристаллизации / А.П. Зозуля // Вестник ДонНАСА. Здания и сооружения с применением новых материалов и технологий. – 2018. – № 3 (131). – С. 57-59.
6. Фролова С.А. Квазиравновесная и неравновесно-взрывная кристаллизация соединений InBi и In2Bi / С.А. Фролова // Расплавы. – 2025. – № 1. – С. 3-9. – DOI: 10.7868/S3034571525010012. – EDN: XIBRTX.
7. Александров В.Д. Способ совмещенного циклического и термического анализа / В.Д. Александров, В.А. Постников, С.А. Фролова, С.В. Прокофьев // Патент на изобретение. – 2008. – № 83721. – Бюл. № 15 от 11.08.2008 г.
8. Управление структурообразованием жаропрочных сплавов на никелевой основе при производстве крупногабаритных лопаток газотурбинных установок / И.В. Кандаров, В.М. Пиксаев, Д.Л. Панкратов, В.Г. Шибаков // Цветные металлы. – 2024. – № 4. – С. 36-43. – DOI: 10.17580/tsm.2024.04.05. – EDN: FFPRYX.
9. Xiao J.Z. Solidification of undercooled molten Cu30Ni70 / J.Z. Xiao, H.W. Kui // Journal of Materials Research. – 1999. – Vol. 14, Iss. 5. – P. 1771-1781. – DOI: 10.1557/JMR.1999.0239.
10. Wang N. Rapid crystallization and growth mechanisms of highly undercooled Ag-Cu-Ge ternary alloys / N. Wang, B. Wei // Journal of Crystal Growth. – 2003. – Vol. 247, Iss. 3-4. – P. 576-586. – DOI: 10.1016/S0022-0248(02)01973-5. – EDN: BCYWTV.
11. Толочко Н.К. Методы получения мелкозернистой структуры отливок при кристаллизации / Н.К. Толочко, А.А. Андрушевич // Литье и металлургия. – 2012. – № 2(65). – С. 27-31. – EDN: SKENRR.
12. Довнар Г.В. Влияние высокой скорости кристаллизации на структуру алюминиевых сплавов / Г.В. Довнар, Л.П. Долгий, А.А. Андриц // Литье и металлургия. – 2010. – № 4(58). – С. 67-71. – EDN: UNAWWR.
13. Абдыкеримова А.С. Влияние среды на изменение свойства наночастиц металлов из импульсной плазмы / А.С. Абдыкеримова, Д.С. Кудайбергенова // Известия кыргызского государственного технического университета им. И. Раззакова. – 2022. – № 3(63). – С. 190-197. – DOI: 10.56634/16948335_2022_3_190. – EDN: POQWOI.
14. Sanhun Jin. Microstructure and mechanical properties of indium-bismuth alloys for low-melting solders / Sanhun Jin, Min-Su Kim, Shutsutsu Kanayama, and Hiroshi Nishikawa // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. – 2018. – Vol. 29. – P. 16460-16468. – DOI: 10.1007/s10854-018-9738-0.
REFERENCES
1. Kulikova T.V., Mayorova A.V., Shubin A.B., Bykov V.A., Shunyaev K.Yu. (2015). Bismuth-indium system: Thermodynamic properties of liquid alloys. Metallic Materials. 3, 133-137. DOI: 10.4149/km-2015-3-133. EDN: XZFRQP.
2. V.V. Fillipov, K.Yu. Shunyaev. (2020) [Vyazkost` rasplavov InBi-Pb] Melts. 5, 541-547. (In Russian). DOI: 10.31857/S0235010620050059/. EDN: UDKPJC.
3. Kumar V.B., Limmel G., Porat Z.E., Gedanken A. (2015). Formation of bismuth-based binary alloys and intermetallic compounds by ultrasonic cavitation. New Journal of Chemistry. 39, 5374-5381. DOI:10.1039/C5NJ00781J.
4. V.D. Aleksandrov, V.A. Postnikov (2003). The effect of sample mass on the crystallization supercooling in bismuth melt. Technical Physics Letters. 29, 287-289. DOI:10.1134/1.1573293. EDN: XJULMT.
5. A.P. Zozulya (2018). [Vliyanie peregreva rasplava na mikrotverdost` vismuta i olova pri kristallizacii]. Vestnik DonNASA. Zdaniya i sooruzheniya s primeneniem novy`x materialov i texnologij. 3 (131), 57-59. (In Russian).
6. S.A. Frolova (2025). [Kvaziravnovesnaya i neravnovesno-vzry`vnaya kristallizaciya soedinenij InBi i In2Bi]. Rasplavy`. 1. 3-9. (In Russian). DOI: 10.31857/S0235010625010012. EDN: XIBRTX.
7. Aleksandrov V.D., Postnikov V.A., Frolova S.A., Prokof`ev S.V. (2008). [Sposob sovmeshhennogo ciklicheskogo i termicheskogo analiza]. Patent na izobretenie. 83721. Byul. № 15. (In Russian).
8. Kandarov I.V., V.M. Piksaev, Pankratov D.L., Shibakov V.G. (2024). Upravlenie strukturoobrazovaniem zharoprochnyh splavov na nikelevoj osnove pri proizvodstve krupnogabaritnyh lopatok gazoturbinnyh ustanovok. Cvetnye metally. 4, 36-43. DOI: 10.17580/tsm.2024.04.05. EDN: FFPRYX.
9. J.Z. Xiao, H.W. Kui (1999). Solidification of undercooled molten Cu30Ni70. Journal of Materials Research. 14 (Issue 5), 1771-1781. DOI: 10.1557/JMR.1999.0239.
10. N. Wang, B. Wei (2003). Rapid crystallization and growth mechanisms of highly undercooled Ag-Cu-Ge ternary alloys. Journal of Crystal Growth. 247 (Issues 3-4), 576-586. DOI:10.1016/S0022-0248(02)01973-5. EDN: BCYWTV.
11. N.K. Tolochko, A.A. Andrushevich (2012). [Metody` polucheniya melkozernistoj struktury` otlivok pri kristallizacii]. Lit`e i metallurgiya. 2(65), 27-31. (In Russian). EDN: SKENRR.
12. G.V. Dovnar, L.P. Dolgij, A.A. Andricz (2010). [Vliyanie vy`sokoj skorosti kristallizacii na strukturu alyuminievy`x splavov]. Lit`e i metallurgiya. 4(58), 67-71. (In Russian). EDN: UNAWWR.
13. Abdykerimova A.S., Kudajbergenova D.S. (2022). [Vliyanie sredy na izmenenie svojstva nanochastic metallov iz impul'snoj plazmy]. Izvestiya kyrgyzskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. I. Razzakova. 3(63), 190-197. DOI: 10.56634/16948335_2022_3_190. EDN: POQWOI.14.
14. Sanhun Jin, Min-Su Kim, Shutsutsu Kanayama, and Hiroshi Nishikawa (2018). Microstructure and mechanical properties of indium-bismuth alloys for low-melting solders. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 29:16460-16468. DOI:10.1007/s10854-018-9738-0.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Статьи журнала «Вестник Донецкого университета. Серия 01. Естественные науки» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Донецким Государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
