Введение к работе
Актуальность темы обусловлена тем. что легкоплавкие ме-лпы и их сплавы, обладая благоприятными физико-химическими :ойства.'.!И, высокой тепло- и электропроводностьс. низкой тем-іратурой плавления и высокой температурой кипения, представ-:ют больной интерес для металлургии, атомной энергетики, ра-іационкой контуростроения, радиоэлектротехники, термометрии и
Физические свойства легкоплавких металлов частично учены, имеющиеся в литературе отрывочные данные из-за цественных различий в условиях экспериментов, разнородности тодик исследования и чистоты образцов сильно расходятся жду собой, температурные интервалы исследований узкие, и стоверность многих результатов вызывает сомнение.
Из трех нормальных агрегатных состояний жидкое состояние ляется самым малоизученным, что в значительной степени о&ь-мяется трудностями экспериментирования. Пока отсутствует рогая теория, которая бы достаточно полно и достоверно 1исывала физическую природу и свойства вецеств в зидком стоянии. Имеющиеся теоретические представления о жидком 'Стоянии основываются на моделях, которые весьма далеки от альности. в рамках этих представлений многие экспериыенталь-іе результаты не находят объяснения, особенно для аномальный таллов висмут, сурьма, галлий и их сплавов.
Изучение жидкого состояния вещества стимулируется такте врастающей потребностью Физического материаловедения в создай материалов с ценными физическими свойствами. Наличие сной взаимосвязи мекду строением твердой фазы и параметрами дкого состояния обуславливает повышенный интерес к прессам, протекающим в яидкой фазе, особенно вблизи температуры исталлизации. Другой интересной областью являэтея фазовые рехода аидких металлов и критическое поведение жидких бинар-х сплавов, имеющих на диаграмме состояния область расслоения.
Диссертационная работа посвящена проблеме изучения хаоактера протекания процессов плавления: 1) разруыекие дальнего порядка: 2) разрулсше ближнего порядка в чистых легкоплавких металлах и двойных сплавах до момента перехода атомов к статистической упакозке. Поэтому значительный объем работы заняло исследование кинетических параметров в переходной области в зависимости от факторов равновесия температуры, концентрации и магнитного поля.
Полученные результаты не только имеют практическое значение, но и могут служит для реаения фундаментальных задач теоретической физики, разработки уравнений состояния, изучения фазовых превращений и структуры вещества, решения задачи синтеза материалов с заранее заданными свойствами. В связи с этим необходимы дальнейшие исследования выпеуказанных объектов и установление связей структурного состояния металлов с их свойствами. Прежде всего необходимо отметить общенаучное значение коі.'ллєксних исследований свойств вецеств для развития физики конденсированного состояния, а проблемы практического применения легкоплавких металлов и их расплавов связаны с конкретными их свойствами. Реаение этой проблемы требует изыскания материалов, обладавших ценным комплексом физических свойств.
Работа выполнялась по госбюджетной теме, по целевым отраслевым программам и частично по координационным планам и программам Академии наук РФ.
ЦЕЛЬ К ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Целью работы является комплексное изучение температурной и концентрационной зависимости физических свойств легкоплавких металлов и их сплавов для установления связи структурного и фазового состояния с их кинетическими и механическими свойствами. Для достижения этой цели необходимо было реаение "следующих задач:
1. Получение достоверных экспериментальных результатов по механическим Е, G. К, V, Н) и кинетическим U ,р , а ,а ) свойствам легкоплавких металлов (In, Рп, Pb. ТІ, Zn, Cd, Bi, Sb, Ga) а их бинарных сплавов (BI-Sb. Bi-Pb. Bl-In, Bl-Cd, Bi-Ca. Zn-Сз. Cd-Ga. Sn-Ga, ігі-Zm, In-Sri. Ga-Tl, Pb-Sn. Ca-Zn) d твердой, двухфазной и эддкой областях.
-
Выявление cfr^ix закономерностей явлений переноса тепла, элсктричеегга и упругих воли в металлах и сплавах, сопоставление окегтоптеюнтзльннх дангея с последніглі теоретическими результатами.
-
Построение? диаграмм "состап-свсйстпо" для всех наученных сплавоо и диаграмм! состояний с уточненной областей расслоения и фазооых переходов в гндкой фазо для сппапсз на сенспе галлия.
-
Исследование: зависимости ч!!Сла Лоренца от концентрации, температуры; и; магнитного поля легкоплавких кеталлеэ и сплавов, кинетические свойства которые не были изучены кли изучены недостаточно:.
НАУЧНАЯ ГЮЗЇ'"ІГЛ\ РЛС0ТІІ состоит в тем, что в ней вперггго:
Получены зкелертаентальные результата комплексных исследований механических и ісінетнческих свойств гаучс?~ух объектов.
Развиты представления о спязи структурного и {ззсесго состояния металлыг и: сплавоа с их і:ехан;песк;а2і и ккнепясски-i.!ii свойствами.
Установлены; закономерности изіжнегей гакетнчесгаи свойств изученных-' металлов и сплаеоз при переходе из тссрдсЛ в жидкувз фазу. '
Показана зависимость числа Лоренца изученных металлов и сплавов от концентрации:, температуры и иагкиткого поля.
Установлена- завнси::ость тергоолектрическей з^екткз-ности от tfaгн!гrкcгa, поля: для сплавов сисмут-сурьма.
Предао-снз: структурко-чувстБ'.ггельная кетодт'.кз. сснозга-ная на нагнеторезї'.стнвно:.: з^скте. для ісучея'л кері-олагии us-таллически.х расплапот-
Изучена когроллция (йгду гееггетр^зегсги образгки г«^т-ра>.м "состав-свойство"' и; аддитганость сссйств сплапоз по отно-сения к чистым компонентам.
Получена спргпз'яда» дажсе *язт«ссгспх сгс:"ств для 23 оловяшо-свинцовых: пр:;псзэ и- найдены гнзл;іткчесг<і:г згз:^с:?.:оспї гагкетическнх пзраметрез? о-' виде глпрсяпггздт^я пзл;:нсмсз.
Изучая/ адгезионнее свойства чистого и легирссзіг-сго индия. Предложен исп'лТ'матертгзл к cncccS сгадтасга уплзткгн:с»
- б -
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ полученных результатов определяется следующим:
Разработанные в процессе исследования методики и аппаратура применимы для изучения тепловых, электрических и акустических характеристик металлов и расплавов.
Результаты исследования тепло$изичсских свойств легкоплавких металлов и сплавов внедрены в тсплофизическом Центре ИВТАНа.
Предложенная в работе методика, основанная на магнето-резистивном эффекте, позволит изучать динамику изменения электрических свойств образцов в процессе плавления и кристаллизации и с болыпой точность» огоеделить температуры фазовых переходов в расплавах. Методика найдет применение для изучения металлических расплавов.
Составленные таблицы стандартних справочных данных по физическим свойства1.! 23-х оловянно-свинаовых припоев, зарегистрированы в Научно-исследовательском центре по материалам и иецествам Госстандарта (Свидетельство ПІ49) и найдут применение при расчете режимов пайки элементов радио-электротехники.
Разработанная установка для исследования адгезии металла к стеклу, предложенный материал и способ вакуумного уплотнения найдет применение в усовераснстсосании злектро-вакуумных приборов (А. С. 11920390).