Bзаимодействие меди, цинка, марганца и их сплавов с огнеупорными материалами
Проведен обзор литературных данных по поверхностному натяжению и плотности жидких меди, цинка, марганца и сплавов Cu-Zn и Cu-Mn, а также их контактному взаимодействию с поликристаллическим оксидом алюминия, кварцевым стеклом и графитом. Выбраны наиболее достоверные данные, рассчитаны температурные и...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Процессы литья |
|---|---|
| Datum: | 2015 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2015
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160421 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Bзаимодействие меди, цинка, марганца и их сплавов с огнеупорными материалами / Д.С. Каниболоцкий, А.М. Верховлюк, А.В. Железняк // Процессы литья. — 2015. — № 1. — С. 7-19. — Бібліогр.: 89 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859638199148609536 |
|---|---|
| author | Каниболоцкий, Д.С. Верховлюк, А.М. Железняк, А.В. |
| author_facet | Каниболоцкий, Д.С. Верховлюк, А.М. Железняк, А.В. |
| citation_txt | Bзаимодействие меди, цинка, марганца и их сплавов с огнеупорными материалами / Д.С. Каниболоцкий, А.М. Верховлюк, А.В. Железняк // Процессы литья. — 2015. — № 1. — С. 7-19. — Бібліогр.: 89 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Процессы литья |
| description | Проведен обзор литературных данных по поверхностному натяжению и плотности жидких меди, цинка, марганца и сплавов Cu-Zn и Cu-Mn, а также их контактному взаимодействию с поликристаллическим оксидом алюминия, кварцевым стеклом и графитом. Выбраны наиболее достоверные данные, рассчитаны температурные и концентрационные зависимости контактных углов смачивания. Исходя из литературных данных по плотности чистых компонентов, а также сплавов систем Cu-Zn-Pb и Cu-Zn-Sn, рассчитана плотность сплавов Cu-10,1 %мас. Zn, Cu-34,8 %мас. Zn и Cu-36,8 %мас. Zn в интервале температур от 1070 до 1250 °C.
Проведено огляд літературних даних про поверхневий натяг та густину рідких міді, цинку, марганцю та сплавів Cu-Zn і Cu-Mn, а також про їх контактну взаємодію з графітом, полікристалічним оксидом алюмінію та кварцовим склом. Вибрано найбільш достовірні літературні дані, розраховано температурні та концентраційні залежності контактних кутів змочування. Виходячи з літературних даних про густини чистих компонентів та сплавів систем Cu-Zn-Pb і Cu-Zn-Sn, розраховано густину сплавів Cu-10,1%мас. Zn, Cu-34,8 %мас. Zn та Cu-36,8 %мас. Zn в інтервалі температур від 1070 до 1250 °C.
The paper represents a review concerning surface tension and density of liquid pure copper, zinc, manganese, Cu-Zn and Cu-Mn alloys and their interfacial interaction with polycrystalline α-Al₂O₃, vitreous silica and graphite. The most reliable data have been selected; temperature and concentration dependences of wetting angle have been evaluated. The density of liquid Cu-10.1wt.% Zn, Cu-34.8 wt.% Zn and Cu-36.8 wt.% Zn alloys have been calculated for temperatures from 1070 to 1250 °C using literature data on pure components and on Cu-Zn-Pb and Cu-Zn-Sn alloys.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:18:26Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109) 7
Получение и обработка расплавов
сплавов при этом достигается за счет [5]: более глубокого рафинирования металла
от включений и водорода; измельчения в сплавах оксидов, интерметаллидных фаз
и микрогруппировок при плазмокинетическом воздействии на расплав.
1. Колесникова Т. П., Самарин А. М. Влияние марганца, хрома и ванадия на поверхностное
натяжение жидкого железа // Изв. АН СССР, ОТН. − 1959. − № 5. − С.36-41.
2. Архаров В. И., Ершов Г. С., Новохатский И. А., Коваленко А. М. Влияние неметаллических
включений на вязкость металлических расплавов // ДАН СССР. − 1970. − Т. 190. − № 2. −
С. 366-368.
3. Наривский А. В. Исследование структурно-механических и фильтрационных характеристик
алюминиево-кремниевых сплавов в интервале температур кристаллизации и их влияния
на процесс питания отливок / Автореф. канд. дис. − К.: ИПЛ АН УССР. −1976. − 34 с.
4. Справочник по чугунному литью / Н.Г. Гиршович. − Л.: Машиностроение, 1978. − 758 с.
5. Найдек В. Л., Наривский А. В. Повышение качества отливок из алюминиевых сплавов плаз-
мореагентной обработкой их расплавов. − К.: Наук. думка. − 2008. − 184 с.
Поступила 08.09.2014
УДК 621.74.011:669.35:532.64.08
Д. С. Каниболоцкий, А. М. Верховлюк, А. В. Железняк
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
ВзАиМоДейСтВие МеДи, цинКА, МАргАнцА
и их СПлАВоВ С огнеУПорныМи МАтериАлАМи
Проведен обзор литературных данных по поверхностному натяжению и плотности жидких
меди, цинка, марганца и сплавов Cu-Zn и Cu-Mn, а также их контактному взаимодействию
с поликристаллическим оксидом алюминия, кварцевым стеклом и графитом. Выбраны
наиболее достоверные данные, рассчитаны температурные и концентрационные зависи-
мости контактных углов смачивания. Исходя из литературных данных по плотности чистых
компонентов, а также сплавов систем Cu-Zn-Pb и Cu-Zn-Sn, рассчитана плотность сплавов
Cu-10,1 %мас. Zn, Cu-34,8 %мас. Zn и Cu-36,8 %мас. Zn в интервале температур от 1070
до 1250 0C.
Ключевые слова: медь, цинк, марганец, Cu-Zn, Cu-Mn, расплавы, поликристаллический
оксид алюминия, кварцевое стекло, графит, смачивание, контактное взаимодействие, кра-
евой угол смачивания, плотность, поверхностное натяжение.
Проведено огляд літературних даних про поверхневий натяг та густину рідких міді, цинку,
марганцю та сплавів Cu-Zn і Cu-Mn, а також про їх контактну взаємодію з графітом, полікрис-
талічним оксидом алюмінію та кварцовим склом. Вибрано найбільш достовірні літературні
дані, розраховано температурні та концентраційні залежності контактних кутів змочування.
8 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109)
Получение и обработка расплавов
Виходячи з літературних даних про густини чистих компонентів та сплавів систем Cu-Zn-Pb і
Cu-Zn-Sn, розраховано густину сплавів Cu-10,1%мас. Zn, Cu-34,8 %мас. Zn та Cu-36,8 %мас. Zn
в інтервалі температур від 1070 до 1250 0C.
Ключові слова: мідь, цинк, марганець, Cu-Zn, Cu-Mn, розплави, полікристалічний оксид
алюмінію, кварцове скло, графіт, змочування, контактна взаємодія, крайовий кут змочування,
густина, поверхневий натяг.
The paper represents a review concerning surface tension and density of liquid pure copper, zinc,
manganese, Cu-Zn and Cu-Mn alloys and their interfacial interaction with polycrystalline α-Al
2
O
3
,
vitreous silica and graphite. The most reliable data have been selected; temperature and concen-
tration dependences of wetting angle have been evaluated. The density of liquid Cu-10.1wt.% Zn,
Cu-34.8 wt.% Zn and Cu-36.8 wt.% Zn alloys have been calculated for temperatures from 1070
to 1250 0C using literature data on pure components and on Cu-Zn-Pb and Cu-Zn-Sn alloys.
Keywords: copper, zinc, manganese, Cu-Zn, Cu-Mn, melts, polycrystalline α-Al
2
O
3
, vitreous silica,
graphite, wetting, interfacial interaction, wetting angle, density, surface tension.
Для получения различного типа сплавов важно правильно подобрать материалы
плавильных тиглей и форм, чтобы минимизировать взаимодействие распла-
ва с твердой поверхностью. Известно, что медь плохо смачивает графит, алунд и
кварцевое стекло. Однако добавки цинка и марганца в некоторой степени повы-
шают адгезионное взаимодействие. В настоящее время в отделе физико-химии
сплавов проводятся экспериментальные исследования смачивания указанных
материалов жидкими сплавами Cu-10 Zn-(0-2) %мас. Mn методом лежачей капли.
Для интерпретации полученных данных, а именно для оценки степени отклонения
от идеальных растворов, а также для отработки методики расчета свойств трех- и
многокомпонентных систем по данным для чистых компонентов, проведен лите-
ратурный обзор процессов смачивания жидкими медью, цинком, марганцем, их
сплавами графита, оксидов алюминия и кремния. Выбраны наиболее достоверные
литературные данные, построены температурные и концентрационные зависимо-
сти краевых углов смачивания (θ). Поскольку из результатов измерения по методу
лежачей капли, используя плотность расплава и контуры капли, можно рассчитать
поверхностное натяжение жидкого сплава, нами проведен также обзор литератур-
ных данных по плотности, поверхностному натяжению меди, цинка, марганца и их
сплавов в жидком состоянии.
Смачивание жидкой медью поликристаллического оксида алюминия изучалось
в работах [1-15]. Известно, что при температурах от 1077 до 1600 0C контактный
угол смачивания принимает значения в интервале от 120 до 1700. Сопоставление
результатов разных исследований представлено на рис. 1, a.
В работе И. Тангерманна [3] измерения проводились достаточно грубо. Так, по-
казано, что при температуре 1100 0C в вакууме, в восстановительной и инертной
атмосферах, краевой угол смачивания расплавленной медью оксида алюминия
больше 900. Поэтому данные из работы [3] не приведены на рис. 1 и не учитывались
при расчетах температурных зависимостей краевых углов смачивания.
Из работы [8] видно, что краевой угол смачивания медью шероховатой поверх-
ности поликристаллического оксида алюминия значительно больше (на 190), чем
гладкой. Результаты ранних исследований [1, 6, 7] согласуются с θ, измеренным в
работе [8] на шероховатой поверхности, тогда как значения краевого угла смачи-
вания, измеренные в работах [2, 4, 10, 11], лежат еще выше. Высокое значение θ
в работе [10] может объясняться тем, что в качестве подложки выбран не алунд, а
прозрачный поликристаллический оксид алюминия (лукалокс). Из работы [16] вид-
но, что краевой угол смачивания жидкого цинка на лукалоксе выше, чем на алунде.
Вероятно, это касается и жидкой меди. Тогда как завышенные данные ранних работ
[1, 2, 4, 6, 7, 11] могут быть объяснены либо шероховатостью подложки, либо недо-
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109) 9
Получение и обработка расплавов
а б
в г
д е
ж
Рис. 1. Температурные зависимости краевых углов смачивания поликристаллического
оксида алюминия (а, г, ж), кварцевого стекла (б, д) и графита (в, е) жидкими медью (а-в),
цинком (г-е) и марганцем (ж) по данным разных авторов
10 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109)
Получение и обработка расплавов
статочной чистотой атмосферы. Более новые данные [12-15] и результаты Ю. В. Най-
дича 1980 г. [9], полученные на полированной поверхности оксида алюминия, хорошо
согласуются с данными [8] на гладкой поверхности. Высокотемпературные данные
В. Ф. Ухова [5] примерно настолько же ниже завышенных данных Л. И. Кузьмина [7],
насколько θ на гладкой поверхности ниже [8], чем на шероховатой. Отсюда можно
сделать вывод, что данные [5], скорее всего, достоверные. Поэтому для построения
температурной зависимости θ для жидкой меди на оксиде алюминия были выбраны
данные [5, 9, 12-15]. Обработка этих данных по методу наименьших квадратов при-
водит к следующему уравнению (пунктирная линия на рис. 1, а):
θ = 223,000 – 0,081 · t, (1)
где t – температура, 0C. Тогда как если построить зависимость по всем приведенным
на рис. 1, а экспериментальным данным, то θ увеличится на 150 (сплошная линия):
θ = 238 – 0,081 · t. (2)
Смачивание медным расплавом кварцевого стекла исследовалось в работах [7,
8, 17, 18] (рис. 1, б). При температурах от 1100 до 1600 0С краевой угол смачивания
принимает значения в пределах от 115 до 1610. Экспериментальные данные опи-
сываются линейной зависимостью от температуры:
θ = 214 – 0,063 · t. (3)
Согласно результатам исследований [6, 19-33], краевой угол смачивания графита
жидкой медью находится в пределах от 120 до 1700 при температурах 1150-1600 0С. Из
рис. 1, в видно, что показатели [19] являются завышенными относительно общего
массива значений θ, тогда как результаты работ [31, 32], наоборот, занижены. От-
клонение в ранней работе [19], вероятно, связано с недостаточной чистотой экспе-
римента, а в работах [31, 32] – со спецификой материала подложки. В работе [31]
использовался высокопористый графит, тогда как в [32] – графит марки S7 произ-
водства Японии. Поэтому для обобщения литературных данных в настоящей работе
использовались только значения θ из работ [6, 20-30, 33]. Расчет температурной
зависимости θ по методу наименьших квадратов приводит к уравнению:
θ = 144 – 0,0017 · t. (4)
В уравнении (4) среднеквадратичное отклонение температурного коэффициента
(0,0101) на порядок больше величины самого коэффициента. Поэтому разумным
представляется найти среднее значение θ (1420) и принять, что в изученном интер-
вале температур краевой угол смачивания графита жидкой медью практически не
зависит от температуры.
Смачивание поликристаллического оксида алюминия жидким цинком изучалось
в работах [3,16, 34] (рис. 1, г). Результаты [34] расположены выше, чем данные [16].
Когда θ > 900, при недостаточной гладкости поверхности подложки и при недостаточ-
ной чистоте эксперимента чаще может наблюдаться завышенные данные, чем за-
ниженные [6]. Поэтому для построения температурной зависимости использовались
только данные [16]. Результаты этой работы описываются уравнением параболы:
θ = 51 + 0,304 · t – 0,000294 · t2. (5)
К сожалению, при температуре выше 700 0С экспериментальные данные по
смачиванию Al
2
O
3
жидким цинком отсутствуют. Поэтому, чтобы оценить смачивание
оксида алюминия расплавами Cu-Zn-Mn при температурах наших экспериментов
(1070-1250 0С) по данным для чистых компонентов, мы использовали экстраполяцию
величины θ на область перегретого жидкого цинка (температура кипения равна 906 0С).
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109) 11
Получение и обработка расплавов
Согласно уравнению (5) при температуре 1181 0С перегретый жидкий цинк должен
полностью растекаться по оксиду алюминия, то есть θ = 0. Поэтому в расчетах для
температур выше 1181 0С следует использовать значение θ = 0, а не получаемые по
уравнению (5) отрицательные значения.
Контактное взаимодействие расплавленного цинка с кварцевым стеклом при
температурах от 500 до 700 0С в атмосфере гелия изучалось в работе [16]. Темпера-
турная зависимость θ, полученная в этом исследовании, представляет собой лома-
ную линию, состоящую из двух отрезков. В интервале температур от 500 до 600 0С
краевой угол смачивания кварцевого стекла расплавленным цинком описывается
следующим уравнением прямой (сплошная линия на рис. 1, д):
θ = 149 – 0,032 · t. (6)
Тогда как при температурах от 600 до 700 0С температурная зависимость θ опи-
сывается уравнением (7) (пунктирная линия на рис. 1, д):
θ = 242 – 0,186 · t. (7)
Второе уравнение использовали для экстраполяции значений θ на высокотем-
пературную область.
Смачивание жидким цинком графита изучалось в двух работах: [16] в интервале
температур от 500 до 700 0С, в гелии при давлении 1 атм., а также в [35] при высо-
ких температурах (1627-2827 0С) и сверхвысоком давлении 8 ГПа (рис. 1, е). Как
показано в статье [28], сверхвысокие давления существенно увеличивают краевой
угол смачивания графита жидкими металлами. Поскольку наше экспериментальное
исследование расплавов Cu-Zn-Mn осуществлялось при давлении гелия 1 атм. и
при температурах от 1070 до 1250 0С, для оценки смачивания графита расплавами
тройной системы Cu-Zn-Mn из данных для чистых компонентов, провели экстрапо-
ляцию значений θ на область переохлажденного жидкого цинка с использованием
только данных [16]. Полученное уравнение имеет вид:
θ = 77 + 0,25 · t – 0,00026 · t2 . (8)
При t = 1207 0С уравнение пересекает ось абсцисс, то есть θ = 0. Поэтому при тем-
пературах выше 1207 0С для расчетов мы взяли значение краевого угла смачивания
графита перегретым жидким цинком, равное нулю, а не отрицательные значения,
получаемые по уравнению (8).
Смачивание жидким марганцем поликристаллического оксида алюминия изуча-
лось в работах [3, 5, 36-39]. Сопоставление данных разных авторов представлено
на рис. 1, ж. Найдено, что краевой угол смачивания принимает значения от 70 до
890 при температурах от 1300 до 1600 0С.
Совместная обработка литературных значений θ по методу наименьших квадра-
тов приводит к следующему уравнению (сплошная линия на рис. 1, ж):
θ = 99 – 0,012 · t. (9)
В уравнении (9) среднеквадратичное отклонение температурного коэффициента
(0,0266) превышает его абсолютное значение более чем вдвое. Следовательно,
имеющихся данных не достаточно, чтобы количественно оценить изменение θ с
температурой. Поэтому рассчитано среднее значение θ при температурах от 1300
до 1600 0С по данным работ [5, 36-38] (820, пунктирная линия на рис. 1, ж).
Найдена только одна работа [44], в которой изучается смачивание графита жид-
ким марганцем. Эксперимент проводился методом лежачей капли при температуре
1550 0С в атмосфере аргона. Обнаружено, что в этих условиях θ = 1390.
Работы, в которых исследовалось смачивание оксида кремния расплавленным
марганцем, не обнаружены.
12 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109)
Получение и обработка расплавов
Краевой угол смачивания поликристаллического оксида алюминия расплавами
системы Cu-Mn определялся в работе [37] в атмосфере аргона по площади макси-
мального растекания при трех температурах: 1100 , 1200 и 1300 0С. При добавке к
меди около 5 %мас. марганца (5, 7 ат. %) θ резко снижается, после чего дальнейшее
увеличение концентрации Mn либо не влияет на изменение θ, либо влияет незначи-
тельно. Так, при температуре 1100 0С и при атомной доле марганца (X
Mn
) от 0,057
до 0,446 угол θ равен 1030, тогда как для чистой меди согласно уравнению (1) при
той же температуре θ = 1340(рис. 2, а). Поэтому для построения уравнений концен-
трационной зависимости краевого угла смачивания оксида алюминия расплавами
медь-марганец данные при X
Mn
= 0, то есть для чистой меди, не использовались, а
полученные уравнения можно применять только для X
Mn
> 0,05. По данным работы
[37] в интервале концентраций 0,057 ≤ X
Mn
≤ 0,446 для температур 1200 и 1300 0C
получены соответствующие уравнения (рис. 2, в, г):
θ = 99 + 22 · X
Mn
– 109 · X
Mn
2, (10)
θ = 95 – 37 · X
Mn
. (11)
В работе [38] показано, что жидкий марганец взаимодействует с подложкой из
Al
2
O
3
с образованием плотного слоя алюмината марганца MnAl
2
O
4
. То есть факти-
чески происходит смачивание расплавленным марганцем не оксида алюминия,
а новой подложки из MnAl
2
O
4
. Причем при температурах ниже, чем 1350 0С, θ
при образовании алюмината марганца уменьшается, а при температурах выше
1350 0С − возрастает. Образованием слоя MnAl
2
O
4
на поверхности оксида алюминия
может объясняться резкое уменьшение краевого угла смачивания при добавлении
марганца к меди.
Смачивание графита расплавами Cu-Mn изучалось в работах [4, 6, 20-22, 29,
30]. Сопоставление данных разных авторов приведено на рис. 2, г, д. Литературные
значения краевого угла смачивания графита расплавами Cu-Mn можно разделить
на две группы по температурным интервалам: первая – при температурах от 1100
до 1145 0С, вторая – от 1200 до 1250 0С. Внутри каждой группы результаты разных
исследований хорошо согласуются между собой (рис. 2, г, д). При температурах от
1100 до 1145 0С литературные данные описываются уравнением параболы (рис. 2, г.):
θ = 141 – 313 · X
Mn
+ 135 · X
Mn
2. (12)
Зависимость краевого угла смачивания от атомной доли марганца в темпера-
турном интервале от 1200 до 1250 0С также имеет параболический вид (рис. 2, д):
θ= 137 – 344 · X
Mn
+ 185 · X
Mn
2. (13)
Поверхностное натяжение расплавленной меди изучалось как эксперимен-
тальными, так и расчетными методами в работах [6, 10, 11, 45-56]. Сопоставление
данных, полученных в разных исследованиях, приведено в статьях [46, 47, 50, 52,
54, 55], а также на рис. 3, а. Для наших расчетов были выбраны данные [54], полу-
ченные методом висячей капли в атмосфере гелия с 8 % H
2
при температурах от
1058 до 1413 0С (в мН/м):
σ = 1300 – 0,264 · (t – 1085 0C). (14)
Это наиболее поздние экспериментальные данные, которые, к тому же, хорошо
согласуются с результатами более ранних исследований. Исключение составляют
заниженные данные, приведенные в книге В. М. Чурсина 1982 г. [49]. Примечатель-
но, что тот же автор в более ранней работе [45] приводит значение поверхностного
натяжения жидкой меди (2500 мН/м), которое гораздо лучше согласуется с резуль-
татами исследований [6, 10, 11, 46-48, 50-56]. Однако в работе [45], к сожалению,
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109) 13
Получение и обработка расплавов
не указана температура экспериментов, поэтому данные [45] на рис. 3, а показаны
горизонтальной пунктирной линией в предположении отсутствия температурной
зависимости. Судя по точкам пересечения прямой по данным [45] с наиболее до-
стоверными температурными зависимостями поверхностного натяжения [46, 48,
54, 56], эксперимент в работе [45], вероятно, проводился при температурах от 1250
до 1300 0С (см. рис. 3, а).
Плотность жидкой меди изучалась в работах [49, 53, 57-68]. Сопоставление ли-
тературных данных проведено в статьях [57-63, 68] и на рис. 3, б. Из рисунка видно,
что данные [53,57-68] согласуются между собой, тогда как в книге В. М. Чурсина
1982 г. [49] плотность меди завышена. для расчетов авторы этой статьи использо-
вали результат оптимизации литературных экспериментальных данных в интервале
температур от 1083 до 2227 0C, выполненный в работе [63] (в кг/м3):
ρ = 7997 − 0,819 · (t − 1085 0C). (15)
а б
в г
д
Рис. 2. Концентрационные зави-
симости краевых углов смачивания
поликристаллического оксида алю-
миния (а-в) и графита (г, д) жидкими
сплавами системы Cu-Mn при темпе-
ратурах, в 0C: 1100 (а); 1200 (б); 1300
(в); 1100-1145 (г) и 1200-1250 (д)
θ0
14 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109)
Получение и обработка расплавов
Поверхностное натяжение жидкого цинка представлено в работах [34, 55,
69-75]. Сопоставление данных разных исследований приведено в работах
[69,73]. В настоящей работе применили данные [69], полученные методом макси-
мального давления в газовом пузырьке:
σ = 892,5 – 0,1246 · (t + 273,15 0C). (16)
Это наиболее позднее экспериментальное исследование поверхностного на-
тяжения жидкого цинка. Кроме того, данные [69] согласуются с результатами [34,
70, 72, 74] и с высокотемпературным (480-570 0C) участком данных [75]. Следует
учитывать, что поверхностное натяжение цинка измерено только до температуры
670 0C. Поэтому для оценки σ перегретого жидкого цинка использовали экстрапо-
ляцию по уравнению (16).
Плотность жидкого цинка изучена в работах [62, 69, 75-80]. В настоящей работе
применен результат оптимизации литературных данных [80] в температурном ин-
тервале от 419 до 637 0C:
ρ = 6559 – 0,884 · (t – 419,5 0C). (17)
Результат экстраполяции по уравнению (17) на 1227 0C (5845 кг/м3) хорошо
согласуется с плотностью, рассчитанной для перегретого жидкого цинка при
этой же температуре по методу окруженного атома [77] (5949 кг/м3). Различие
составляет 1,8 %.
Поверхностное натяжение жидкого марганца рассмотрено в работах [55, 81-86].
Здесь применяли результат оптимизации литературных экспериментальных данных,
выполненный Б. Дж. Кином [55] в интервале температур от 1245 до 1500 0C:
σ = 1152 – 0,35 · (t – 1245 0C). (18)
Плотность жидкого марганца исследована авторами работ [62, 64, 82, 85-87]. Мы
применяли данные [64], полученные в интервале температур 1245-1593 0C методом
затухания γ-излучения:
ρ = 5950 – 1,053 · (t – 1245 0C). (19)
Эти результаты хорошо согласуются с результатами измерений [82, 85-87], тогда
как данные оптимизации [62] несколько завышены.
Рис. 3. Температурные зависимости поверхностного натяжения (а) и плотности (б) жидкой
меди по данным разных исследований. Вертикальная линия соответствует температуре
плавления меди
ба
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109) 15
Получение и обработка расплавов
Поверхностное натяжение жидких сплавов Cu-Zn изучали в работах [45, 49, 88].
Согласно данным В. М. Чурсина и С. П. Герасимова 1972 г. [45], полученным методом
максимального давления в газовом пузырьке в атмосфере гелия, при увеличении
концентрации цинка от 0 до 10 ат. %, поверхностное натяжение линейно возрас-
тает от 1250 до 1330 мН/м. Однако σ жидкого цинка ниже, чем меди. Поэтому если
рассчитывать σ по аддитивности, то при добавлении цинка к меди поверхностное
натяжение должно падать. Либо жидкие сплавы Cu-Zn характеризуются значи-
тельными отклонениями от идеальных растворов при температуре эксперимента
в работе [45], либо в указанной работе были допущены неточности при измерении
σ системы Cu-Zn.
В книге В. М. Чурсина 1982 г. [49] представлены концентрационные зависимости
поверхностного натяжения и плотности жидких сплавов систем Cu-Zn и Cu-Mn при
температурах 1100 и 1200 0C. Плотность и поверхностное натяжение расплавов Cu-Zn
из книги [49] были приведены также в статье [88]. Как показано выше (рис. 3), по-
верхностное натяжение меди по данным [49] занижено, а плотность меди завышена
относительно результатов других исследований. Поэтому данные работы [49] для
двойных сплавов на основе меди также нельзя считать достоверными.
В работе [65] пикнометрическим методом определены температурные зави-
симости плотности жидких сплавов Cu-9,9 %мас. Zn-1,8 %мас. Pb, Cu-34,3 %мас.
Zn-1,7 %мас. Pb и Cu-36,5 %мас. Zn-0,7 %мас. Sn (Cu-9,7 ат.% Zn-0,6 ат.% Pb,
Cu-34,0 ат.% Zn-0,5 ат.% Pb и Cu-36,0 ат.% Zn-0,4 ат.% Sn, соответственно). Используя
эти зависимости и плотность жидких свинца [89] и олова [63] можно оценить плотность
расплавов Cu-Zn в предположении идеальных растворов (метод 1):
ρ
Cu-Zn
= (ρ
Cu-Zn-Me
− X
Me
· ρ
Me
) / (1 − X
Me
), (20)
где Me – Pb или Sn.
Альтернативно (метод 2) можно рассчитать плотность жидких сплавов Cu-Zn,
используя данные для чистых компонентов [63, 80] (уравнения (15) и (17)):
ρ
Cu-Zn
= X
Zn
· ρ
Zn
+ X
Cu
· (1 − X
Cu
). (21)
Рассчитанные методами 1 и 2 плотности жидких сплавов Cu-10,1%мас. Zn, Cu-34,8 %мас.
Zn и Cu-36,8 %мас. Zn (Cu-9,8 ат.% Zn, Cu-34,2 ат.% Zn и Cu-36,2 ат.% Zn, соответственно) в
температурном интервале от 1070 °С до 1250 0С приведены в таблице. Из таблицы
видно, что для составов Cu-10,1 %мас. Zn и Cu-34,8 %мас. Zn результаты расчета по обо-
им методам хорошо согласуются между собой. Тогда как для сплава Cu-36,8 %мас. Zn
при температурах выше 1200 0С расхождения между результатами расчета по методам
1 и 2 превышают 300 кг/м3 или 4,4 %. Поскольку второй и третий составы близки между
собой, то и плотности для этих составов должны быть близкими. Но близкие значения
плотности для сплавов Cu-34,8 %мас. Zn и Cu-36,8 %мас. Zn достигаются только при
расчете по методу 2. Поэтому метод 2 следует признать более надежным для широ-
Плотность жидких сплавов Cu-Zn, рассчитанная по уравнениям (20)
(метод 1) и (21) (метод 2), кг/м3
t, 0C
10,1 %мас. Zn 34,8 %мас. Zn 36,8 %мас. Zn
методы
1 2 1 2 1 2
1070 7797 7810 7368 7316 7157 7277
1100 7772 7786 7353 7291 7098 7252
1130 7747 7761 7338 7266 7038 7226
1160 7721 7736 7323 7241 6979 7201
1190 7696 7711 7308 7215 6919 7176
1230 7662 7678 7289 7182 6840 7142
1250 7645 7662 7279 7165 6800 7125
16 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109)
Получение и обработка расплавов
кого интервала концентраций. Тогда как метод 1 пригоден только для оценки плотности
первых двух составов. Ошибка при определении ρ жидкого сплава Cu-36,8 %мас. Zn
методом 1 может быть связана с тем, что расчет для этого состава проводился из тем-
пературной зависимости плотности сплава Cu-36,5 %мас. Zn-0,7 %мас. Sn, а плотности
для составов Cu-10,1 %мас. Zn и Cu-34,8 %мас. Zn определялись из ρ сплавов системы
Cu-Zn-Pb [65]. Либо добавление 0,7 %мас. олова, в отличие от свинца, к сплаву Cu-Zn
при температуре выше 1200 0С приводит к значительным отклонениям от идеальных
растворов, либо в работе [65] допущена неточность при определении температурной
зависимости плотности жидкого сплава Cu-36,5 %мас. Zn-0,7 %мас. Sn.
выводы
Таким образом, установлено, что чистые меди и цинк не смачивают оксид алю-
миния, кварцевое стекло и графит (θ > 90 град.) при перегреве на 200-500 0С выше
температуры плавления. Наряду с этим для марганца θ на подложке из Al
2
O
3
нахо-
дится в пределах от 70 до 900. в интервале температур 1300-1600 0С. Также обна-
ружено, что как увеличение температуры, так и добавка марганца к меди снижают
контактный угол смачивания. Кроме того, проанализированы литературные данные
по поверхностному натяжению и плотности жидких Cu, Zn, Mn и сплавов Cu-Zn и
Cu-Mn. Установлено, что эти характеристики линейно уменьшаются с температу-
рой. Температурные коэффициенты для меди, цинка и марганца составляют 0,264;
0,1246 и 0,35 мН/(м ⋅ 0С), для ρ − 0,819; 0,884 и 1,053 кг/(м3 ⋅ 0С), соответственно.
1. Єременко В. Н., Найдич Ю. В. Змочування рідкими металами поверхонь тугоплавких сполук.
К.: Вид-во АН УРСР, 1958. – 60 с.
2. Еременко В. Н., Найдич Ю. В., Носович А. А. Межфазная активность кислорода в системах
жидкий металл – твердый окисел // Журн. физ. химии. – 1960. – Т. 34, № 6. – С. 1186-1189.
3. Tangermann I. Beitrag zur Benetzbarkeit in Oxyd- und Karbidsystemen // Neue Hutte. – 1961.
– Bd. 6 – S. 767.
4. Найдич Ю. В. Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фазах.
Закономерности адгезии и смачиваемости неметаллических тел жидкими металлами. −
Нальчик, Кабардино-Балкарское книжное изд-во, 1965. – С. 30-39.
5. Исследования смачиваемости твердых неметаллических тел жидкими сплавами на основе
палладия. / В. Ф. Ухов, О. А. Есин, Н. А. Ватолин, Э. K. Дубинин // Физическая химия поверх-
ностных явлений при высоких температурах. К.: Наукова думка, 1971. – С. 139-142.
6. Найдич Ю. В. Контактные явления в металлических расплавах. − К.: Наукова думка, 1972, 196 с.
7. Кузьмин Л. И. Смачивание огнеупорных изделий медью и ее окислами // Огнеупоры. –
1973. – № 12. – С. 30-34.
8. Найдич Ю. В., Журавлев В. С. Адгезия, смачиваемость и взаимодействие титансодержащих
расплавов с тугоплавкими окислами // Огнеупоры. – 1974. – № 1. – С. 50-55.
9. Смачивание окислов редкоземельных элементов и иттрия титансодержащими металличе-
скими расплавами /Ю. В. Найдич, В. С. Журавлев, В. А. Дубок, и др. // Адгезия расплавов
и пайка материалов. – 1980. – Т. 80, № 6. – С. 39-42.
10. Gallois B., Lupis C. H. P. Effect of Oxygen on Surface Tension of Liquid Copper // Metallurgical
Transactions B. – 1981. – V. 12, № 9. – P. 549-557.
11. Naidich J. Wettability of solids by liquid metals. In: Progress in Surface and Membrane Science,
1981, V. 14. – P. 354-484.
12. Chidambaram P. R., Edwards G. R., Olson D. L. A Thermodynamic Criterion to Predict Wettabil-
ity at Metal-Alumina Interfaces // Metallurgical Transactions B. – 1992. – V. 23, № 4. – P. 215-222.
13. Zhou X. B., De Hosson J. Th. M. Reactive Wetting of Liquid Metals on Ceramic Substrates
// Acta Meter. – 1996. – V. 44, № 2. – P. 421-426.
14. Nicholas M. G. Ceramic-Metal Interfaces. In: Surfaces and Interfaces of Ceramic Materials.
Edited by L.C. Dufour et al., New York, Kluwer Academic Publishers, 1989. – P. 393-417.
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109) 17
Получение и обработка расплавов
15. Zhang J.X., Chandel R.S., Seow H.P. A Study of Chromium on Wettability of Liquid Copper on
Alumina Ceramics // Int. J. Modern Physics B. – 2002. – V. 1, № 1-2. – P. 50-56.
16. Kelley J. E., Harris H. M. Contact Angle of Zinc on Some Ceramic Materials and Metals // Journal
of Testing and Evaluation. – 1974. – V. 2, № 12. – P. 40-43.
17. Kingery W. D. Role of Surface Energies and Wetting in Metal-Ceramic Sealing // American
Ceramic Society Bulletin. – 1956. – V. 35, № 2. – P. 108-112.
18. Найдич Ю. В., Журавлев В. С. Изучение влияния шероховатости поверхности на ее сма-
чиваемость металлами. Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых
фазах. − Нальчик, Кабардино-Балкарское книжное изд-во. − 1965. – С. 245-250.
19. Humenik M. Jr., Hall D.W., Van Alsten D.L. Graphite-Base Cermets. A New Materials for Bearing,
Electrical and High-Temperature Applications // Metal Progress. – 1962. – V. 8, № 2. – P. 101-108.
20. Найдич Ю. В., Колесниченко Г. А. Исследование смачивания графита и алмаза жидкими
металлами. Поверхностные явления в расплавах и процессах порошковой металлургии.
Киев.: Изд-во АН УССР, 1963. – С. 158-166.
21. Колесниченко Г. А. Исследование смачиваемости и взаимодействия жидких металлов с по-
верхностью алмаза и графита. Автореф. дисс… канд. техн. наук. К.: ИПМ АН УССР, 1966. – 18 с.
22. Mortimer D. A., Nicholas M. The Wetting of Carbon by Copper and Copper Alloys // J. Mater.
Sci. – 1970. – V. 5. − № 2. – P. 149-155.
23. Ниженко В. И., Флока Л. И. Контактное взаимодействие графита с жидким железом и
расплавами на основе железа // Порошковая металлургия. – 1974. – № 6. – С. 64-71.
24. Костиков В. И., Варенков А. Н. Взаимодействие металлических расплавов с углеродными
материалами. М.: Металлургия, 1981. – 184 с.
25. Об исследовании смачиваемости твердых тел металлическими расплавами при сверхвы-
соких давлениях / Ю. В. Найдич., В. М. Перевертайло, О. Б. Логинова, и др // Поверхностные
свойства расплавов. – Киев.: Наук.
думка. 1982. – С. 189-193.
26. Смачивание природного графита медными сплавами / Н. В. Кишкопаров, В. П. Ченцов,
И. В. Фришберг и др. // Порошковая металлургия. – 1984. − № 11. – С. 60-62.
27. Смачиваемость разных граней алмаза металлами, химически инертными к углероду
/ Ю. В. Найдич, В. М. Перевертайло, О. Б. Логинова и др. // Сверхтвердые материалы. –
1985. − № 4. – С. 17-18.
28. Шульженко А. А. Механизм образования алмазов. В кн.: Поликристаллические материалы
на основе синтетических алмазов и кубического оксида бора. – Киев.: Ин-т сверхтвердых
материалов АН УССР, 1990. – С. 5-11.
29. Поверхностные свойства расплавов и твердых тел и их использование в материаловеде-
нии. / Ю.В. Найдича. Киев.: Наук. думка, 1991, 275 с.
30. DeVincent S. M., Ellis D.L., Michal G. M. Graphite/Copper Alloy Interfacial Energies Determined
Using the Sessile Drop Method // National Aeronautics and Space Administration. – 1991. –
Report 187087.
31. Interaction Between Ti or Cr Containing Copper Alloys and Porous Graphite Substrate / N. Sob-
czak., J. Sobczak, P. Gohadgi et al.// Proc. Int. Conf. “High Temperature Capillarity. 29 June –
22 July 1997, Cracow, Poland. – P. 145-152.
32. Влияние ионного облучения на смачивание поверхности графита жидкой медью / И. Паш-
ков, О. Кустова, И. Родин и др. / 8-я международная конференция «Взаимодействие из-
лучений с твердым телом», 23-25 сентября 2009 г., Минск, Беларусь. – С. 189-191.
33. Влияние легирующих элементов на смачивание углеграфита медными сплавами
/ В. А. Гулевский, Ю.А. Мухин, А.Н. Загребини др. // Заготовительное производство в ма-
шиностроении. – 2009. – № 6. – С. 45-48.
34. Shinozaki N., Suenaga M., Mukai K. Wettability of Zirconia and Alumina by Molten Zinc // Materi
als Transactions JIM. – 1999. – V. 40, № 1. – P. 52-56.
35. Смачиваемость расплавом цинка графита в условиях высокого давления / А. А. Шуль-
женко, И.Ю. Игнатьева, А.С. Осипов, Т. И Смирнова // Сверхтвердые материалы. – 1999.
– № 2. – С. 33-36.
36. Beruto D., Barco L., Passerone A. Oxides and Oxide Films. Edited by A.K. Vijh. Marcel Dekker
Inc., NY, 1981, V. 6. – P. 1-84.
37. The Wettability of Copper-Manganese Alloys on Alumina and Their Potential as Direct Brazing
Filler Metals / A. Meier, V. Gabriel, P.R. Chidambaram,G.R. Edwards // Materials and Manufac-
turing Processes. – 1995. – V. 10, № 4. – P. 625-641.
38. Wettability and Reaction of Alumina with Molten Manganese / N. Shinozaki, N. Fukami, H. Kaku,
K. Mukai // J. Japan Inst. Metals. – 1999. – V. 63, № 8. – P. 1009-1014.
39. Influence of Pores on Wetting of Alumina- and Zirconia-base Ceramics by Molten Manganese
18 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109)
Получение и обработка расплавов
/ N. Shinozaki, H. Kaku, T. Noboritate, K. Mukai // Metallurgical and Materials Transactions
A. − 2003. −V 34, №. 1. − P. 183-185.
40. Физико-химические свойства окислов. / Г. В. Самсонов, А. Л. Борисова, Т. Г. Жидкова и
др. − М.: Металлургия, 1978. – 472 с.
41. McDonald J. E., Eberhart J. B. Adhesion in Aluminun Oxide-Metal Systems // Trans. Metall.
Soc. AIME. – 1965. – V. 233, № 3. – P. 512-517.
42. Li J.-G. Wetting and Interfacial Bonding of Metals with Ionocovalent Oxides // Journal of the
American Ceramic Society. – 1992. – V. 75, № 11. – P. 3118-31126.
43. Царевский Б. В., Попель С. И. Адгезия бинарных расплавов на основе железа к твердой
окиси алюминия. / Поверхностные явления в металлах и сплавах и их роль в процессах
порошковой металлургии. − Киев.: Изд-во АН УССР, 1961. – С. 146-154.
44. Никитин Ю. П., Беляева Е. В., Третьяков С. В. Контактное взаимодействие расплавленных
металлов подгруппы железа с графитом // Порошковая металлургия. – 1979. – № 1. – С. 72-74.
45. Чурсин В. М., Герасимов С. П. Влияние химического состава на поверхностное натяжение
оловянных бронз // Технология, теплотехника и автоматизация металлургического про-
изводства. − Московский вечерний металлургический институт. – 1972.– Вып. 12. – С. 121-123.
46. Lee J., Shimoda W., Tanaka T. Surface Tension and its Temperature Coefficient of Liquid Sn-X
(X=Ag, Cu) Alloys // Materials Transactions. – 2004. – V. 45, № 9. – P. 2864–2870.
47. Calculation of the surface tension of liquid copper from atomistic Monte Carlo simulations
/ E. Bourasseau, A.-A. Homman, O. Durand et al.// The European Physical Journal B. – 2013.
– V. 86, № 251. – P. 1-8.
48. Brillo J., Egry E. Surface tension of nickel, copper, iron and their binary alloys // J. Mater. Sci.
– 2005. – V. 40. – P. 2213-2216.
49. Чурсин В. М. Плавка медных сплавов. (Физико-химические и технологические основы).
М.: Металлургия, 1982. – 152 с.
50. Measurement of surface tension of molten copper using the free-fall oscillating drop method
/Matsumoto T., Fujii H., Ueda T. et al. // Meas. Sci. Technol. – 2005. – V. 16. – P. 432–437.
51. Surface Tension Measurement of Molten Metal Using a Falling Droplet in a Short Drop Tube
/ Matsumoto T., Fujii H., Ueda T. et al. // Transactions of JWRI. – 2005. – V. 34, № 2. – P. 29-33.
52. Novakovic R., Ricci E., Giuranno D., Passerone A. Surface and transport properties of Ag–Cu
liquid alloys // Surface Science. – 2005. – V. 576. – P. 175–187.
53. Influence of iron on the surface tension of copper / B. Oleksiak, G. Siwiec, A. Blacha, J. Lipart
// Archives of Materials Science and Engineering. – 2010. – V. 44, № 1. – P. 39-42.
54. Surface tension of liquid Al-Cu binary alloys / J. Schmitz, J. Brillo J., I. Egry, R. Schmid-Fetzer
// Int. J. Mater. Res. – 2009. – V. 100, № 11. – P. 1529-1535.
55. Keene B.J. Review of data for the surface tension of pure metals // International Materials
Reviews. – 1993. – V. 38, № 4. – P. 157-191.
56. Shen P., Fujii H., Matsumoto T., Nogi K. Influence of substrate crystallographic orientation on
the wettability and adhesion of α-Al
2
O
3
single crystals by liquid Al and Cu // J. Mater. Sci. − 2005.
− V. 40, № 9-10. − P. 2329-2333.
57. Brillo J., Egry E. Density and excess volume of liquid copper, nickel, iron and their binary alloys
// Z. Metallkd. – 2004. – V. 95, № 8. – P. 691-697.
58. Brillo J., Egry I., Ho I. Density and Thermal Expansion of Liquid Ag-Cu and Ag-Au Alloys // Internat-
ional Journal of Thermophysics. – 2006. – V. 27, № 2. – P. 494-506.
59. Brillo J., Egry I., Matsushita T. Density and excess volumes of liquid copper, cobalt, iron and their
binary and ternary alloys // Int. J. Mater. Res. – 2006. – V. 97, № 11. – P. 1526-1532.
60. Lohöfer G., Brillo J., Egry I. Thermophysical Properties of Undercooled Liquid Cu-Ni Alloys
// International Journal of Thermophysics. – 2004. – V. 25, № 5. – P. 1535-1550.
61. Watanabe S., Saito T. Densities of Binary Copper-Based Alloys in the Liquid State // Journal of
Japan Institute of Metals. – 1971. – V. 35, № 6. – P. 554-560.
62. Yaws C. L. Liquid Density of the Elements // Chemical Engineering. – 2007. – № 11. – P. 44-46.
63. Assael M. J., Kalyva A. E., Antoniadis K. D. Reference Data for the Density and Viscosity of Liquid
Copper and Liquid Tin // J. Phys. Chem. Ref. Data. – 2010. – V. 39, № 3. – P. 033105-1 – 033105-8.
64. Nasch P. M., Steinemann S. G. Density and Thermal Expansion of Molten Manganese, Iron,
Nickel, Copper, Aluminum and Tin by Means of the Gamma-Ray Attenuation Technique // Physics
and Chemistry of Liquids. − 1995. − V. 29, № 1. − P. 43-58.
65. Ruud C. O., Hepworth M. T., Fernandez J. M. Copper and Copper Alloy Density Measurements
// Metallurgical Transactions B. – 1975. – V. 6. – P. 351-352.
66. El-Mehairi A. E., Ward R. G. A New Technique for Determination of Density of Liquid Metals:
Application to Copper // Trans. Metall. Soc. AIME. – 1963. – V. 227. – P. 1226-1229.
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109) 19
Получение и обработка расплавов
67. Von Krause W., Sauerwald F. Über die Dichte des flüssigen Goldes und flüssiger Gold-Kupfer-
und Silber-Kupferlegierungen // Z. Anorg. Allg. Chem. – 1929. – V. 181. – P. 347-352.
68. Gorges E. Bestimmung der Dichte und Oberachenspannung von levitierten flüssigen Metallegier
gungen am Beispiel des Systems Kupfer-Nickel, Ph. D. Thesis, Rheinisch-Westfalische-Tech
nische Hochschule, Aachen, Germany, 1996. – 123 p.
69. Pstrus J., Moser Z., Gasior W. Surface properties of liquid In-Zn alloys // Applied Surface Sci-
ence. – 2011. – V. 257. − № 9. – P. 3867-3871.
70. Pelzel E. // Berg. Huttenmann. Montatsh. – 1948. – Bd. 93. – Р. 247-254.
71. Krause W., Sauerwald F., Michalke M. Die Oberflӓchenspannung geschmolzener Metalle und
Legierungen Die Oberflächenspannung von Gold, Zink, Gold-Kupfer-, Silber-Kupfer- und Ei-
senlegierungen // Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. −1929. − V. 181. − № 1.
− P. 353-371.
72. Pelzel E., Sauerwald E. // Z. Metallk. – 1941. – V. 33. – P. 229-232.
73. The Temperature Coefficient of the Surface Tension of Pure Liquid Metals / K. Nogi, K. Ogino,
K. McLean, W. A. Miller // Metallurgical Transactions B. – 1986. – V. 17. – P. 163-170.
74. Bircumshaw L. L. The Surface Tension of Liquid Metals. − Part II. The Surface Tension of Bismuth,
Cadmium, Zinc, and Antimony // Philosophical Magazine. – 1927. – V. 3. – P. 1286-1294.
75. Kucharski M. Density and surface tension of Sn–Zn alloys // Zeszyty Naukowe AGH, Metalurgia
i Odlewnictwo. – 1977. – V. 3. − № 3. – P. 329-345.
76. Thermal Properties and Wetting Behavior of High Temperature Zn-Al-In Solders / Т. Gancarz,
Pstrus J., Fima P., Mosinska S. // Journal of Materials Engineering and Performance. − 2012.
– V. 21. − № 5. – P. 599-605.
77. Belashchenko D. K. Computer Simulation of Liquid Zinc // High Temperature. – 2012. – V. 50. −
№ 1. – P. 61-69.
78. Liu Y. H. Density and Viscosity of Molten Zn-Al Alloys // Metallurgical and Materials Transactions
A. – 2006. – V. 37. – P. 2767-2771.
79. Wang L., Xian A., Shao H. Density measurement of liquid indium and zinc by the γ-ray attenuation
method // High Temperatures – High Pressures. – 2003/2007. – V. 35/36. – P. 659-665.
80. Reference Data for the Density and Viscosity of Liquid Cadmium, Cobalt, Gallium, Indium,
Mercury, Silicon, Thallium, and Zinc / Assael M.J., Armyra I.J., Brillo J. et al.// J. Phys. Chem.
Ref. Data. − 2012. − V. 41. − № 3. − P. 033101-1–033101-16.
81. Shinozaki N., Sonoda M., Mukai K. Wettability, Surface Tension, and Reactivity of the Molten
Manganese/Zirconia-Yttria Ceramic System // Metallurgical and Materials Transactions A.
– 1998. – V. 29. – P. 1121-1125.
82. Гельд П. В., Акшенцев Ю. Н., Баум Ю. А. Влияние кремния на поверхностные свойства
силикомарганца и ферросиликомарганца. В кн.: Физическая химия поверхностных явлений
при высоких температурах. − Киев.: Наукова думка, 1971. – С. 102-106.
83. Allen B. C. The Surface Tension of Liquid Chromium and Manganese // Trans. Metall. Soc.
AIME. – 1964. – V. 230. − № 6. – P. 1357-1361.
84. Офицеров А. А. Поверхностное натяжение расплавов Fe-Cr-Mn // Известия АН СССР.
Металлы. – 1971. – № 4. – С. 91-92.
85. Попель С. И., Царевский Б. В., Джемилев Н. К. Изотермы плотности и поверхностного
натяжения расплавов железа с марганцем // Физика металлов и металловедение. – 1964.
– Т. 18. − № 3. – С. 468-470.
86. Цуладзе Т. А., Хантадзе Д. В. Поверхностное натяжение и молярный объем двойных рас-
плавов марганца с лантаном и церием // Адгезия расплавов и пайка материалов. – 1984.
– Т. 13. – С. 27-31.
87. Saito T., Shiraishi Y., Sakuma Y. Density Measurement of Molten Metals by Levitation Technique
at Temperatures between 1800° and 2200°C // Trans. Iron Steel Inst. Japan. – 1969. – V. 9,
№ 2. – P. 118-123.
88. Hamani M. S., Laissaoui R. Role of Tin and Zink on the Properties of Liquid Copper // Asian
Journal of Informational Technology. – 2006. – V. 5. − № 12. – P. 1351-1355.
89. Reference data for the density and viscosity of liquid antimony, bismuth, lead, nickel and silver
/ M. J. Assael, A. E. Kalyva, K. D. Antoniadis et al. // High Temperatures-High Pressures. – 2012.
– V. 41. – P. 161–184.
Поступила 24.11.2014
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-160421 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-5884 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:18:26Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Каниболоцкий, Д.С. Верховлюк, А.М. Железняк, А.В. 2019-11-05T19:18:49Z 2019-11-05T19:18:49Z 2015 Bзаимодействие меди, цинка, марганца и их сплавов с огнеупорными материалами / Д.С. Каниболоцкий, А.М. Верховлюк, А.В. Железняк // Процессы литья. — 2015. — № 1. — С. 7-19. — Бібліогр.: 89 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160421 621.74.011:669.35:532.64.08 Проведен обзор литературных данных по поверхностному натяжению и плотности жидких меди, цинка, марганца и сплавов Cu-Zn и Cu-Mn, а также их контактному взаимодействию с поликристаллическим оксидом алюминия, кварцевым стеклом и графитом. Выбраны наиболее достоверные данные, рассчитаны температурные и концентрационные зависимости контактных углов смачивания. Исходя из литературных данных по плотности чистых компонентов, а также сплавов систем Cu-Zn-Pb и Cu-Zn-Sn, рассчитана плотность сплавов Cu-10,1 %мас. Zn, Cu-34,8 %мас. Zn и Cu-36,8 %мас. Zn в интервале температур от 1070 до 1250 °C. Проведено огляд літературних даних про поверхневий натяг та густину рідких міді, цинку, марганцю та сплавів Cu-Zn і Cu-Mn, а також про їх контактну взаємодію з графітом, полікристалічним оксидом алюмінію та кварцовим склом. Вибрано найбільш достовірні літературні дані, розраховано температурні та концентраційні залежності контактних кутів змочування. Виходячи з літературних даних про густини чистих компонентів та сплавів систем Cu-Zn-Pb і Cu-Zn-Sn, розраховано густину сплавів Cu-10,1%мас. Zn, Cu-34,8 %мас. Zn та Cu-36,8 %мас. Zn в інтервалі температур від 1070 до 1250 °C. The paper represents a review concerning surface tension and density of liquid pure copper, zinc, manganese, Cu-Zn and Cu-Mn alloys and their interfacial interaction with polycrystalline α-Al₂O₃, vitreous silica and graphite. The most reliable data have been selected; temperature and concentration dependences of wetting angle have been evaluated. The density of liquid Cu-10.1wt.% Zn, Cu-34.8 wt.% Zn and Cu-36.8 wt.% Zn alloys have been calculated for temperatures from 1070 to 1250 °C using literature data on pure components and on Cu-Zn-Pb and Cu-Zn-Sn alloys. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Процессы литья Получение и обработка расплавов Bзаимодействие меди, цинка, марганца и их сплавов с огнеупорными материалами Взаємодія міді, цинку, марганцю та їх сплавів з вогнетривкими матеріалами Interaction of Cu, Zn, Mn and its alloys with refractory materials Article published earlier |
| spellingShingle | Bзаимодействие меди, цинка, марганца и их сплавов с огнеупорными материалами Каниболоцкий, Д.С. Верховлюк, А.М. Железняк, А.В. Получение и обработка расплавов |
| title | Bзаимодействие меди, цинка, марганца и их сплавов с огнеупорными материалами |
| title_alt | Взаємодія міді, цинку, марганцю та їх сплавів з вогнетривкими матеріалами Interaction of Cu, Zn, Mn and its alloys with refractory materials |
| title_full | Bзаимодействие меди, цинка, марганца и их сплавов с огнеупорными материалами |
| title_fullStr | Bзаимодействие меди, цинка, марганца и их сплавов с огнеупорными материалами |
| title_full_unstemmed | Bзаимодействие меди, цинка, марганца и их сплавов с огнеупорными материалами |
| title_short | Bзаимодействие меди, цинка, марганца и их сплавов с огнеупорными материалами |
| title_sort | bзаимодействие меди, цинка, марганца и их сплавов с огнеупорными материалами |
| topic | Получение и обработка расплавов |
| topic_facet | Получение и обработка расплавов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160421 |
| work_keys_str_mv | AT kanibolockiids bzaimodeistviemedicinkamargancaiihsplavovsogneupornymimaterialami AT verhovlûkam bzaimodeistviemedicinkamargancaiihsplavovsogneupornymimaterialami AT železnâkav bzaimodeistviemedicinkamargancaiihsplavovsogneupornymimaterialami AT kanibolockiids vzaêmodíâmídícinkumargancûtaíhsplavívzvognetrivkimimateríalami AT verhovlûkam vzaêmodíâmídícinkumargancûtaíhsplavívzvognetrivkimimateríalami AT železnâkav vzaêmodíâmídícinkumargancûtaíhsplavívzvognetrivkimimateríalami AT kanibolockiids interactionofcuznmnanditsalloyswithrefractorymaterials AT verhovlûkam interactionofcuznmnanditsalloyswithrefractorymaterials AT železnâkav interactionofcuznmnanditsalloyswithrefractorymaterials |