О возможности описания динамической вязкости в зависимости от состава сплава и температуры по диаграммам состояния

Равновесная природа вязкости и текучести вскрыта на основе распределения Больцмана в рамках концепции хаотизированных частиц как результат виртуального присутствия кристаллоподвижных, жидкоподвижных и пароподвижных частиц. Это позволяет рассматривать вязкость и текучесть растворов, в частности расплавов металлических сплавов, с точки зрения равновесных парциальных вкладов каждого компонента в общую вязкость и текучесть, несмотря на кинетическую интерпретацию натуральных выражений для этих свойств жидкости. Линейно-аддитивное парциальное выражение вязкости возможно только для совершенных растворов, в данном случае для сплавов с неограниченной взаимной растворимостью компонентов. Сплавы с эвтектиками, химическими соединениями и иными особенностями диаграммы состояния характеризуются зависимостями вязкости, повторяющими форму кривой ликвидуса во всем диапазоне состава сплава при разных температурах с усилением сглаженности и сближения этих кривых по мере повышения температуры. Установлено, что эти особенности температурной зависимости вязкости полностью выявляются в рамках концепции хаотизированных частиц и виртуально-кластерной модели вязкости при расчете доли кластеров, определяющих вязкость сплава. Данная вязкость находится по формуле, в которой в качестве теплового барьера хаотизации служит величина тепловой энергии RTcr при температуре ликвидуса, характеризующей, как и температура плавления чистых веществ, температуру кристаллизации расплава T_cr . На этом основании предложен метод расчета вязкости сплавов по диаграммам состояния с использованием температурных зависимостей вязкости чистых компонентов для перехода к вязкости сплава пропорционально отношению долей кластеров при любой температуре над линией ликвидуса и для чистого компонента с учетом мольной доли каждого компонента. В результате получена трехфакторная модель вязкости жидкого сплава, в которой впервые в качестве переменной величины используется тепловой барьер хаотизации RT_cr , определяющий долю кластеров как для чистых веществ (при RT_cr = RT_m ), так и для сплавов. В целом он отображает сущность виртуально-кластерной теории жидкости и адекватность концепции хаотизированных частиц.

1. Еланский Г.Н., Кудрин В.А. Строение и свойства жидкого металла – технология плавки – качество стали. – М.: Металлургия, 1984. – 239 с.

2. Еланский Г.Н., Еланский Д.Г. Строение и свойства металлических расплавов. – М.: МГВМИ, 2006. – 228 с.

3. Баум Б.А. Металлические жидкости. – М.: Наука, 1979. – 120 с.

4. Фундаментальные исследования физико-химии металлических расплавов / Б.А. Баум, Г.В. Тягунов, Е.Е. Барышев, Е.С. Цепелев. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. – 469 с.

5. Гаврилин И.В. Плавление и кристаллизация металлов и сплавов. – Владимир: ВГУ, 2000. – 260 с.

6. Зборщик А.М. Теоретические основы металлургического производства. – Донецк: ГВУЗ «ДонНТУ», 2008. – 189 с.

7. Фундаментальные исследования физикохимии металлических расплавов / Под ред. Н.П. Лякишева.– М.: Академкнига, 2002. – 467 c.

8. Вол А.Е., Каган И.К. Строение и свойства двойных металлических систем. Т. 4. – М.: Наука, 1979. – 576 с.

9. Черепахин А.А., Колтунов И.И., Кузнецов В.А. Материаловедение: Учебник. – М.: Кнорус, 2009. – 235 с.

10. Чуркин Б.С., Котегоренко Ю.И. Теория литейных процессов: Сб. задач: Учеб. пособие. – Екатеринбург, 2006. – 202 с.

11. Атлас шлаков: Справ. изд. / Пер. с нем. – М.: Металлургия, 1985. – 208 с.

12. Байсанов С.О., Габдуллин Т.Г., Такенов Т.Д. Построение диаграмм состав-свойство алюмосиликатных расплавов методом симплексных решеток // Изв. вуз. Черная металлургия. 1982. № 2. С. 145 – 146.

13. Толоконникова В.В., Байсанов С.О., Куликов И.С. Обобщенные уравнения линий солидуса и ликвидуса в двойных системах на основе железа // Известия АН СССР. Металлы. 1989. № 2. С. 34 – 37.

14. Мешалкин А.Б. Исследование фазовых равновесий и оценка термодинамических свойств расплавов в бинарных обратных системах // Теплофизика и аэродинамика. 2005. Т. 12. № 4. С. 669 – 684.

15. Строение и свойства расплавленных оксидов / В.М. Денисов, Н.В. Белоусова, С.А. Истомин и др. – Екатеринбург: УрО РАН, 1999. – 495 с.

16. Глазов В.М., Павлова Л.М. Химическая термодинамика и фазовые равновесия. – М.: Металлургия, 1988. – 580 с.

17. Малышев В.П., Бектурганов Н.С., Турдукожаева А.М. Вязкость, текучесть и плотность веществ как мера их хаотизации. – М.: Научный мир, 2012. – 288 с.

18. Малышев В.П., Толымбеков М.Ж., Турдукожаева А.М. и др. Применение обобщенной полуэмпирической модели вязкости расплавов на основе концепции хаотизированных частиц для шлаковых систем // Расплавы. 2010. № 1. С. 76 – 84.

19. Малышев В.П., Толымбеков М.Ж., Турдукожаева А.М. и др. Течение расплавов – разрушение ассоциатов кластеров // Расплавы. 2010. № 6. С. 43 – 49.

20. Малышев В.П., Турдукожаева А.М. Уточнение кластерно-ассоциатной модели вязкости расплавов на основе учета влияния температуры на степень ассоциации кластеров // Расплавы. 2011. № 6. С. 72 – 79.

21. Сороко Э.М. Структурная гармония систем. – Минск: Наука и техника, 1985. – 144 с.

22. Вигнер Е. Этюды о симметрии. – М.: Мир, 1971. – 318 с.

23. Федоров П.П. Материаловедение и фазовые диаграммы // Сб. тез. докл. Всеросс. конф. с междунар. участием и 12-го Всеросс. симп. с междунар. участием «Химия твердого тела и функциональные материалы – 2018. Термодинамика и материаловедение». – СПб., 2018. С. 28.