Ультразвуковая кристаллизация. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Кристаллизация ультразвуковая - процесс кристаллизации под действием УЗ-колсбаний, изменяющих условия зарождения и роста кристаллов и позволяющих получать измельчённую структуру поликристалла с улучшенными физ--механич. свойствами. УЗ оказывает влияние на кристаллизацию почти всех веществ, однако наиб. практич. применение К. у. получила при произ-ве слитков и фасонных отливок из металлов и сплавов.

Механизм К. у. зависит от интенсивности УЗ, условий его введения в кристаллизующийся расплав, чистоты жидкого металла по твёрдым примесям и т. д.; в частности, он связан с интенсификацией тепломассообмена в УЗ-поле. При введении УЗ-колебаний высокой интенсивности непосредственно в жидкую часть слитка (рис., а) возникает возможность активного воздействия на расплав в предкристаллизац. период. Поглощение акустич. энергии, интенсивное развитие кавитации и акустических течений в расплаве приводят к дополнит. нагреву жидкой фазы на 10-15 °С и активации (смачиванию) нерастворимых примесей, в обычных условиях не участвующих в процессе К. у. Перегрев расплава устраняет возможность объёмной К. у. и переносит зону зарождения и роста кристаллов непосредственно к фронту К. у., где активация примесей создаёт избыток активных центров кристаллизации. Такое изменение условий зарождения и роста кристаллов позволяет при непрерывном литье лёгких сплавов сформировать сверхтонкую (измельчённую) структуру - т. н. недендритную. Полученная структура не имеет дендритного строения, и каждое её зерно по размеру равно дендритной ячейке слитка, отлитого в тех же условиях, но без применения УЗ. Слитки на основе алюминия с недендритной структурой отличаются тонким строением границ зёрен, повышенной плотностью, малым содержанием водорода, следствием чего являются высокая технологич. пластичность. Изделия, изготовленные из таких слитков деформированием, наследуют измельчённую структуру и улучшенные физ--механич. свойства (пластичность, вязкость разрушения и т. п.).

Принципиальные схемы введения ультразвука в расплав: а - при кристаллизации лёгких сплавов методом непрерывного литья; б - при вакуумно-дуговом переплаве тугоплавких металлов; 1 - источник ультразвука; 2 - жидкая часть слитка; 3 - слиток (отливка); 4 - кристаллизатор (форма); 5 - расходуемый электрод.

Если УЗ высокой интенсивности вводится в расплав через затвердевшую часть слитка (рис., б), кавитац. воздействие на фронт К. у. вызывает обламывание ветвей растущих дендритных кристаллов и вынос обломков твёрдой фазы акустич. потоками в объём жидкой части слитка, увеличивая тем самым число центров К. у. и вызывая переохлаждение расплава. При этом измельчение литого зерна, как правило, сопровождается укрупнением дендритных веточек.

Литература по ультразвуковой кристаллизации

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.