Structural transitions in complexly alloyed melts

Abstract

Аннотация. Обсуждается возможность структурных перехо дов в металлических сложнолегированных расплавах на основе анализа температурных зависимостей их вязкости, электросопротивления и поверхностного натяжения. Механизм структурных переходов в жидких сложнолегированных металлических расплавах заключается в разрушении микронеоднородности не только структуры, но и химического состава. Аномалии температурных и концентрационных зависимостей структурно чувствительных свойств металлических расплавоввязкости, плотности, электросопротивления и поверхностного натяжения вызваны изменением структуры расплава. Ветвление температурных зависимостей структурно чувствительных свойств сложнолегированных расплавов объясняется необратимым нарушением микронеоднородного состояния, унаследованного в процессе плавления от исходного многофазного химически неоднородного слитка. Микронеоднородности, которые возникают вследствие преобладающего взаимодействия односортных или разносортных атомов, соответствуют нарушению ближнего порядка в расположении атомов (SRO) и диапазону 2 - 5 Å. Микронеоднородное состояние металлических расплавов, которое обусловлено сегрегацией атомов флуктуационной природы без четких межфазных границ (кластерами), связано с нарушением среднего порядка (MRO) и диапазоном 5 - 20 Å. Микрогетерогенное состояние расплава, которое характеризуется наличием дисперсных частиц, обогащенных одним из компонентов, которые взвешены в окружающей среде иного состава с четкой межфазной поверхностью, соответствует нарушению дальнего порядка (LRO) и диапазону более 20 Å. Структурные переходы в металлических расплавах также могут пониматься как фазовые переходы «жидкость - жидкость» в плане конкуренции между двумя однородными жидкими фазами, отличающимися величиной энтальпии, которая меняется с ростом температуры. Фазовые переходы «жидкость - жидкость» наблюдаются в зависимости от температурной предыстории расплава. Ветвление температурных зависимостей вязкости, плотности и поверхностного натяжения, измеренных при нагреве и последующем охлаждении расплава, также является результатом и свидетельством фазового перехода «жидкость -жидкость». Предложен алгоритм априорного анализа температурных зависимостей вязкости, электросопротивления и поверхностного натяжения сложнолегированных расплавов на основе связи с их структурой.

On Spontaneous Dispersion as a Cause of Microstratification of Metal Melts

“…TI-LLST is characteristic of multicomponent metal melts and plays an important role in the final microstructure and properties of alloys. By measuring the temperature dependence of the viscosity, density, electrical resistivity and surface tension of the melt, the temperature T* can be experimentally determined and explained by a structural transition caused by the destruction of microinhomogeneities [1]. The TI-LLST model is based on the concept of ʺheterogeneous liquid -homogeneous liquidʺ and is interpreted as a structural transition from a heterogeneous system to a homogeneous solution when the melt is heated to the temperature T*.…”

“…The phenomenon of microseparation refers to the presence of dispersed particles that are enriched in one component and suspended in a medium of a different composition, resulting in a clear interphase surface. It is worth noting that colloidal particles are typically larger than 20 Å [1]. The present work aims to explore the microstratification of melt that occurs as a result of the spontaneous dispersion of solid metals in liquid metals or the spontaneous dispersion and mixing of two liquid metals.…”

On Spontaneous Dispersion as a Cause of Microstratification of Metal Melts

“…TI-LLST is characteristic of multicomponent metal melts and plays an important role in the final microstructure and properties of alloys. By measuring the temperature dependence of the viscosity, density, electrical resistivity and surface tension of the melt, the temperature T* can be experimentally determined and explained by a structural transition caused by the destruction of microinhomogeneities [1]. The TI-LLST model is based on the concept of "heterogeneous liquid-homogeneous liquid" and is interpreted as a structural transition from a heterogeneous system to a homogeneous solution when the melt is heated to the temperature T*.…”

“…The phenomenon of microseparation refers to the presence of dispersed particles that are enriched in one component and suspended in a medium of a different composition, resulting in a clear interphase surface. It is worth noting that colloidal particles are typically larger than 2 nm [1]. The present work aims to explore the microstratification of melt that occurs as a result of the spontaneous dispersion of solid metals in liquid metals or the spontaneous dispersion and mixing of two liquid metals.…”