Информационная модель мониторинга процесса кристал-лизации литых металлоизделий с использованием физики пространственных взаимодействий термохимических потенциалов
Рассмотрена концепция нового физического взаимодействия – поля термохимического потенциала при исследовании термодинамических тепловых процессов охлаждения, кристаллизации и затвердевания металлических отливок. В процессах кристаллизации и затвердевания сплавов доминируют тепловые, химические и проц...
Saved in:
| Published in: | Процессы литья |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49749 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Информационная модель мониторинга процесса кристал-лизации литых металлоизделий с использованием физики пространственных взаимодействий термохимических потенциалов / В.З. Тыднюк, О.И. Шинский, В.П. Кравченко, В.С. Дорошенко, И.О. Шинский // Процессы литья. — 2010. — № 1. — С. 7-19. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859810480539828224 |
|---|---|
| author | Тыднюк, В.З. Шинский, О.И. Кравченко, В.П. Дорошенко, В.С. Шинский, И.О. |
| author_facet | Тыднюк, В.З. Шинский, О.И. Кравченко, В.П. Дорошенко, В.С. Шинский, И.О. |
| citation_txt | Информационная модель мониторинга процесса кристал-лизации литых металлоизделий с использованием физики пространственных взаимодействий термохимических потенциалов / В.З. Тыднюк, О.И. Шинский, В.П. Кравченко, В.С. Дорошенко, И.О. Шинский // Процессы литья. — 2010. — № 1. — С. 7-19. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Процессы литья |
| description | Рассмотрена концепция нового физического взаимодействия – поля термохимического потенциала при исследовании термодинамических тепловых процессов охлаждения, кристаллизации и затвердевания металлических отливок. В процессах кристаллизации и затвердевания сплавов доминируют тепловые, химические и процессы межфазовых переходов. Все эти явления можно единообразно описать математическими моделями, используя один из известных термохимических потенциалов - свободную энергию Гиббса G, который определяет изменение структуры пространства в ответ на такие процессы. На основе уравнений общей теории относительности разработана теория пространственного взаимодействия. Определено и введено понятие термодинамически активных точек как точек поля взаимодействия термохимических потенциалов, в которых дивергенция физического поля отличается от нуля. По мониторингу состояния термодинамически активных точек возможна разработка методов контроля и управления процессом кристаллизации, которые определяют функциональные свойства литого изделия.
Розглянуто концепцію нової фізичної взаємодії – поля термохімічного потенціалу при дослідженні термодинамічних теплових процесів охолодження, кристалізації і твердіння металевих виливок. В процесах кристалізації і твердіння сплавів домінують теплові, хімічні і процеси міжфазових переходів. Всі ці явища можна однаково описати математичними моделями, використовуючи один з відомих термохімічних потенціалів - вільну енергію Гіббса G, який визначає зміну структури простору у відповідь на такі процеси. На основі рівнянь загальної теорії відносності розроблена теорія просторової взаємодії. Визначено і введено поняття термодинамічно активних точок як точок поля взаємодії термохімічних потенціалів, в яких дивергенція фізичного поля відмінна від нуля. По моніторингу стану термодинамічно активних точок можлива розробка методів контролю і управління процессом кристалізації, що визначає функціональні властивості литого виробу.
The concept of new physical interaction - field thermo-chemical of potential is considered at research of thermodynamic thermal processes of cooling, crystallizations and hardening metal having cast. In processes crystallizations и and the hardenings of alloys, at their realizations, dominate thermal, chemical and processes of interphase transitions. All these phenomena can uniformly be described by mathematical models, using one of known thermo-chemical of potentials - free energy Gibbs G, which defines change of structure of space in reply to such processes. On the basis of the equations of the common theory of a relativity the theory of spatial interaction is developed. Is determined and the concept thermodynamics of active points is entered, as points of a field of interaction thermo-chemical of potentials, in which divergence of a physical field is distinct from zero. On monitoring a status thermodynamics of active points the development of methods of the control and management of process crystallizations, determining functional property of a cast product is possible.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:19:13Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 1 7
ЗАТВЕРДЕВАНИЕ СПЛАВОВ
УДК 32.973:53:621.74
В. З. Тыднюк, О. И. Шинский, В. П. Кравченко,
В. С. Дорошенко, И. О. Шинский
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
ИНфОРмАцИОННАя мОДЕЛь мОНИТОРИНгА ПРОцЕССА
КРИСТАЛЛИЗАцИИ ЛИТых мЕТАЛЛОИЗДЕЛИй
С ИСПОЛьЗОВАНИЕм фИЗИКИ ПРОСТРАНСТВЕННых
ВЗАИмОДЕйСТВИй ТЕРмОхИмИчЕСКИх ПОТЕНцИАЛОВ
Рассмотрена концепция нового физического взаимодействия – поля термохимического по-
тенциала при исследовании термодинамических тепловых процессов охлаждения, кристалли-
зации и затвердевания металлических отливок. В процессах кристаллизации и затвердевания
сплавов доминируют тепловые, химические и процессы межфазовых переходов. Все эти
явления можно единообразно описать математическими моделями, используя один из из-
вестных термохимических потенциалов - свободную энергию Гиббса G, который определяет
изменение структуры пространства в ответ на такие процессы. На основе уравнений общей
теории относительности разработана теория пространственного взаимодействия. Опреде-
лено и введено понятие термодинамически активных точек как точек поля взаимодействия
термохимических потенциалов, в которых дивергенция физического поля отличается от нуля.
По мониторингу состояния термодинамически активных точек возможна разработка методов
контроля и управления процессом кристаллизации, которые определяют функциональные
свойства литого изделия.
Ключевые слова: кристаллизация, термохимический потенциал, пространственное взаи-
модействие, информационное влияние, мониторинг, свободная энергия Гиббса.
Розглянуто концепцію нової фізичної взаємодії – поля термохімічного потенціалу при
дослідженні термодинамічних теплових процесів охолодження, кристалізації і твердіння
металевих виливок. В процесах кристалізації і твердіння сплавів домінують теплові, хімічні
і процеси міжфазових переходів. Всі ці явища можна однаково описати математичними
моделями, використовуючи один з відомих термохімічних потенціалів - вільну енергію Гіббса
G, який визначає зміну структури простору у відповідь на такі процеси. На основі рівнянь
загальної теорії відносності розроблена теорія просторової взаємодії. Визначено і введено
поняття термодинамічно активних точок як точок поля взаємодії термохімічних потенціалів,
в яких дивергенція фізичного поля відмінна від нуля. По моніторингу стану термодинамічно
активних точок можлива розробка методів контролю і управління процессом кристалізації,
що визначає функціональні властивості литого виробу.
Ключові слова: кристалізація, термохімічний потенціал, просторова взаємодія, інформаційний
вплив, моніторинг, вільна енергія Гіббса.
The concept of new physical interaction - field thermo-chemical of potential is considered at re-
search of thermodynamic thermal processes of cooling, crystallizations and hardening metal having
cast. In processes crystallizations и and the hardenings of alloys, at their realizations, dominate
thermal, chemical and processes of interphase transitions. All these phenomena can uniformly be
8 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 1
Затвердевание сплавов
described by mathematical models, using one of known thermo-chemical of potentials - free
energy Gibbs G, which defines change of structure of space in reply to such processes. On the
basis of the equations of the common theory of a relativity the theory of spatial interaction is de-
veloped. Is determined and the concept thermodynamics of active points is entered, as points of a
field of interaction thermo-chemical of potentials, in which divergence of a physical field is distinct
from zero. On monitoring a status thermodynamics of active points the development of methods
of the control and management of process crystallizations, determining functional property of a
cast product is possible.
Keywords: сrystallization, thermo chemical potential, spatial interaction, informational influence
monitoring Gibbs free energy.
Целью предложенной работы являются теоретическое обоснование и опреде-
ление в необходимо минимальном объеме отличий тепломассопереноса на на-
ноуровне от классических моделей тепломассопереноса. Слабые пространственные
взаимодействия термодинамических потенциалов проявляются, прежде всего, на
наноуровне и приводят к объединению микрообъемов в термодинамические макро-
системы, которые и определяют основные параметры кристаллизации. Механизмы
воздействия слабого пространственного взаимодействия термодинамических по-
тенциалов на некоторые макропараметры при отвердевании отливок также будут
предметом нашего внимания.
Даже такие отдельные теоретико-практические направления, как кинетика роста
кристаллов в металлах и сплавах, влияние примесей и их концентраций, толщина
теплового и гидродинамического пограничного слоя на поверхности раздела фаз,
влияние капиллярных нанопотоков жидкой фазы в дендритах на возникновение раз-
личных морфологических зон при кристаллизации, функциональная зависимость
толщины затвердевшей корки металла от времени затвердевания и другие, отли-
чаются обилием применяемых теоретических формул для расчета, которые пока
интегрально не объединены в единые физико-математические модели и теории
с многообразным экспериментальным подтверждением. Поэтому даже при до-
статочно полном экспериментальном определении поля температур на различных
поверхностях в разные моменты времени сложно дать прогнозируемые расчетные
результаты, которые будут определять различные качества отливок.
Отметим лишь некоторые примеры, когда недостаточно известных теоретиче-
ских моделей и расчетных формул для практического применения. Скорость кри-
сталлизации или толщина затвердевшего слоя в отливке линейным образом зависит
от времени затвердевания в степени n: h = k ⋅ τn. Известен, например, коэффициент
пропорциональности k для стали. Но изменения этого коэффициента при различных
добавках и различных концентрациях можно определить лишь экспериментально.
Экспериментально также показано, что величины k и n весьма чувствительны
к температуре перегрева разливаемой стали.
Критерий Нуссельта, определяющий коэффициент теплопередачи между
жидкой и твердой фазами при ламинарном движении жидкого металла, находится
по формуле посредством критериев Рейнольдса и Прандтля соответственно в сте-
пенях n и m. В то же время степенные показатели n, m, а также другие коэффициенты
в соответствующих линейных зависимостях устанавливаются экспериментально.
При турбулентном движении жидкого металла критерий Нуссельта определяется
лишь по экспериментальной зависимости А. Скворцова и др.
В то же время, подобно способам определения биохимической активности
тех или иных физиологических систем по состоянию БАТ (биологически-активных
точек), следует ожидать результатов от подобного метода для нахождения интер-
валов температурного градиента впереди растущих кристаллов металла по со-
стоянию определенных в дальнейшем термодинамических активных точек (ТАТ).
Существование ТАТ не требует отдельного экспериментального подтверждения,
так как очевидно, что локальные минимумы и локальные максимумы поля темпера-
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 1 9
Затвердевание сплавов
тур на поверхности раздела фаз, на поверхности отливка-форма, либо на границе
форма-окружающее пространство, имеют дивергенцию, отличную от нуля, поэтому
служат локальными стоками либо источниками тепловой энергии и выполняют тем
самым функцию термодинамически активных точек, то есть ТАТ. Такое поле темпе-
ратур может быть аппроксимировано либо с помощью локальных температурных
датчиков, либо сканированием электромагнитного излучения в инфракрасном и
радиотепловом диапазонах. Любая неоднородность теплового потока в отливке
или форме будет вызывать появление локального максимума или минимума в поле
температур, то есть термодинамически активных точек.
В работе одного из видных ученых и исследователей в области литейной термо- видных ученых и исследователей в области литейной термо-
динамики А. И. Вейника [1] был поставлен вопрос и заложены основы об инфор-
мационной энергии тепловых процессов. Продолжая исследования с точки зрения
информативности физических процессов, предполагается, что любая физическая
система, где присутствуют тепловые, химические или процессы межфазовых
переходов, обладает некоторым информационным полем, которое создает до-
полнительное влияние на процессы тепломассопереноса. Авторы работы исходят
из того очевидного факта, что физико-химия процессов затвердевания сплавов и,
к примеру, сложные биохимические процессы в живых организмах имеют общие
закономерности при их реализациях, и в тех и других процессах доминируют те-
пловые, химические и процессы межфазовых переходов. Все эти явления мате-
матически можно одинаково описать, используя в таких математических моделях
один из известных термохимических потенциалов, который определяет изменение
структуры пространства в ответ на химические, тепловые и процессы межфазовых
переходов, например, такой термохимический потенциал, как свободную энергию
Гиббса G.
В работе [2] построены феноменологическая и математическая модели про-
странственного взаимодействия термохимических потенциалов и их приложение к
описанию полей живых организмов. При этом отмечается [2], что основная идея
уравнений общей теории относительности, использованных в модели, заключается
в том, что энергия - это импульс любого материального процесса, которая изме-
няет структуру окружающего пространства. Энергия - импульс процесса в этих
уравнениях, описывается тензором энергии-импульса, а структура пространства
- конструкцией из тензоров кривизны и метрического тензора. Свойства простран-
ства в этом случае описываются с помощью математического аппарата римановой
геометрии. Термохимический потенциал образует некоторое пространственное
поле, передающее взаимодействие на расстоянии, и представляет собой в боль-
шинстве случаев информационное поле [3], изменение которого в определенных
случаях является сигналом управления и может значительно изменить теплохи-
мические процессы, весьма превышающие такие информационно-управляющие
сигналы по мощности.
Реальность существования слабого пространственного взаимодействия термо-
химических потенциалов нашла свое отражение в биологии и медицине в широко
известной и признанной практике использования биологически активных точек (БАТ)
[4], которые расположены на поверхности кожи живых организмов. Такие точки давно
используются для контроля различных групп ферментативных реакций в организме,
а эти группы, в свою очередь, объединяются в соответствующие физиологические
системы по определенным функциональным признакам. Различные физические
воздействия на БАТ, в свою очередь, изменяют режимы и состояние тех или иных
органов и физиологических систем. Объединяя тепловые, химические и процессы
межфазового перехода, можно высказать предположение, что эти процессы всегда
сопровождаются слабым пространственным физическим полевым взаимодей-
ствием термохимических потенциалов, которое весьма отличается от процессов
теплопередачи, тепломассопереноса, а также влияний электромагнитных полей в
инфракрасном и радиотепловом диапазонах.
10 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 1
Затвердевание сплавов
С другой стороны, при получении отливок по моделям, которые поддаются тер-
модеструкции в форме под действием потока металлического расплава [5], струк-
турные преобразования металлической жидкости в отливке происходят в резуль-
тате сложных процессов тепломассообмена в системе модель-металл-песчаная
форма. Авторы предполагают, что эти сложные интенсивно-термические процессы
несомненно также сопровождаются пространственным физическим полевым взаи-
модействием термохимических потенциалов. Таким образом, предлагается рас-
ширить понятие БАТ, которое давно и широко используется в биологии и медицине,
до введения и определения понятия термохимически (термодинамически) актив-
ных точек - ТАТ в задачах литейной термодинамики. Такие точки являются точками
поля взаимодействия термохимических потенциалов, в которых дивергенция поля
отличается от нуля. Авторы считают, что в процессе кристаллизации металлов и
сплавов ТАТ должны располагаться как на поверхности подвижного раздела твердой
и жидкой фазы в форме для затвердевания, так и на соответствующих им точках у
поверхности самой формы, где происходит активный или пассивный отвод тепла в
окружающее пространство.
Термохимический потенциал, как вытекает из уравнений общей теории отно-
сительности [6], меняет структуру окружающего пространства (вакуума). Такие
изменения передаются через любую материальную среду, изменяя при этом пара-
метры термохимических процессов этой среды, и составляют физическую основу
информационного поля как живого организма, так и информационного поля других
интенсивных тепловых процессов. В связи с этим предполагается, что точно так же
как контроль состояния БАТ на поверхности кожи организма человека позволяет
судить, в первую очередь, об уровне метаболической активности (расхода энергии)
в определенных ферментативных системах организма, так и контроль состояния ТАТ
(термодинамически активных точек) в процессе кристаллизации должен позволить
диагностировать многие качественные стороны процесса затвердевания. К тому же
важно и существенно отметить, что практика диагностики по БАТ известна давно и не
зависит от трактовки физической сути пространственного поля термохимических по-
тенциалов и, следовательно, может быть обобщена, модифицирована, перенесена
и адаптирована на случай диагностирования по состоянию ТАТ. Авторы считают, что
такие качества отливок, как средний размер кристаллов, градиенты распределения
примесей, упругость, пластичность, твердость, наличие дислокаций, трещин и зон
напряженно- деформированного состояния могут быть предсказаны по контролю
состояния ТАТ в процессе их кристаллизации и затвердевания.
Рассмотрим микрообъем отливки ∆V. В физической интерпретации – это не-
который нанообъем как наименьший объем расплава, где могут одновременно
находиться твердая, жидкая и жидко-кристаллическая фазы. Особенности тепло-
массообмена в ∆V и прилегающей к ∆V окрестности будут определять направлен-
ность и параметры кристаллизации и на макроуровне. Отдельно рассмотрим обмен
энергии в ∆V: теплообмен и массообмен. Пусть ∆V ограничивает поверхность ∆S,
а ∆q1 - количество теплоты, протекающее через поверхность ∆S1 , которое погло-
щается ∆V . В свою очередь, ∆q
2
– количество теплоты, протекающее через часть
поверхности ∆S
2
, которое выделяет объем ∆V . Здесь ∆S1 + ∆S2 = ∆S, а ∆q
1
как и ∆q
2
могут быть равными нулю. Тоже самое относится и к вариации величин ∆S1
и ∆S
2
(точечное выделение или поглощение тепла). Соотношение величин ∆q
1
и ∆q
2
будет
определять три основные фазы теплообмена, а именно ∆q
1
> ∆q
2
– поглощение
тепла (∆q
2
- ∆q
1
) микрообъемом ∆V; ∆q
1
- ∆q
2
- транспорт потока тепла через ∆V
и ∆q
1
< ∆q
2
– выделение тепла микрообъемом ∆V. Такие же три фазы характерны и
в том случае, если ∆V стягивается в точку V. Если дивергенция поля температур в
точке V отрицательная, то в V будет проходить поглощение тепла, при положитель-
ной дивергенции - выделение тепла (в V находится точечный источник). В случае
нулевой дивергенции через V проходит пассивный транспорт теплового потока.
Очевидно, что подобные три фазы можно выделить и при массообмене.
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 1 11
Затвердевание сплавов
Теперь рассмотрим некоторые особенности тепломассообмена на уровне
молекулярно-атомных дислокаций. Семантическая основа термина «дислокация»
лежит в кристаллографии и ее следует понимать как нарушение регулярности строе-
ния кристаллической структуры на самом нижнем участке спектра наноуровней, то
есть не в элементарном атомном монокристалле, характерном для данного веще-
ства, а одновременно в сотнях и даже тысячах элементарных атомных кристалли-
ческих ячеек, которые составляют монокристаллическую или поликристаллическую
наноструктуру. Происходит нарушение периодического объемного расположения
атомов, ионов или молекул в узлах элементарных кристаллических ячеек.
Как известно, существует точное физико-математическое определение дисло-
кации, но дислокация как кристаллографический феномен порождает очень много
физических эффектов, которые следует учитывать в разных областях науки и техни-
ки, то есть объем термина «дислокация» может быть расширен точно так же, как в
теории упругости дислокация, где он, прежде всего, понимается как нанообъем, в
котором существует предварительное напряженно-деформированное состояние.
Изначальными причинами дислокации могут быть либо изменение формы эле-
ментарных ячеек (что приводит к изменению и массы), либо появление в дислокации
избытка атомов (молекул), которые образуют временные атомно-молекулярные
связи с первичной кристаллической решеткой, либо недостаток атомных единиц в
узлах элементарных ячеек. Это связано с тем, что при тепловом движении, особенно
при высоких температурах, отдельные атомы могут получить достаточное количе-
ство энергии, чтобы покинуть пределы дислокации. Тогда очевидно, что термин
«дислокация» применим также и к процессам тепломассообмена на наноуровне.
Будем также учитывать, что в расплаве, где присутствует много ингредиентов, тем
более, если расплав заливается в армированное пространство, на наноуровне могут
существовать все физические типы кристаллических решеток: металлические, атом-
ные, ионные и молекулярные. Но преобладающий тип кристаллической решетки в
отливке, естественно, металлический. Таким образом, при массообмене в твердой
фазе дислокация может иметь либо недостаток массы по сравнению со средней
оптимальной, либо ее избыток, то есть излишек атомов, связанных электронов, либо
ионов в узлах кристаллической решетки дислокации по сравнению с тем средним
количеством атомных, субатомных или молекулярных единиц, которые характери-
зуют кристаллическое строение материала в месте расположения дислокации. Но
следует разделять ионные дислокации, которые связаны лишь с избытком или не-
достатком электронов, поскольку масса электрона несравнимо меньше, чем масса
атомного ядра; массообменные дислокации, если дислокация в целом электрически
нейтральна; ионно–массообменные дислокации, которые имеют как электрический
заряд, так и избыток или недостаток массы.
Рассмотрим избыточную дислокацию. При передаче излишка массы микро-
объему ∆V дислокационной становится некоторая область внутри ∆V с размерами,
характерными для первичной исходной дислокации (то есть значительно меньше
∆V). Затем дислокация мигрирует внутрь объема ∆V. Поскольку такие диффузион-
ные миграции дислокаций сопровождаются периодическим процессом создания
временных атомно–молекулярных связей с кристаллической решеткой в ∆V, а затем
их разрывом, то функции, описывающие перенос массы на уровне нанодислокаций,
также будут периодическими и фактически характеризуют волновой процесс.
Более сложным является массообмен на наноуровнях в жидкой фазе. В расплаве,
как и в любой жидкостной среде, единичные атомы также образуют с соседними
атомами временные связи, особенно при температурах ликвидуса, то есть расплав,
как и любую жидкость, характеризует та или иная степень структуризации. В целом
такая атомная ассоциация (кластер) является электрически нейтральной, но во
многих случаях имеет полярные области. Поскольку ионные связи менее прочные,
чем ковалентные или водородные, то при распаде полярных атомных ассоциаций
12 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 1
Затвердевание сплавов
образуются ионные кластеры (ионные жидкостные дислокации) в дополнение к
единичным ионам расплава.
В структурированном кластере из-за наличия атомно-молекулярных связей
атомы «упакованы» более плотно, поэтому такой кластер имеет избыток массы по
сравнению с неструктурированным расплавом такого же объема и представляет
собой массообменную жидкостную дислокацию. В жидкостных структурированных
кластерах, как и в кристаллических дислокациях, очевидно, существует средняя
оптимальная масса, которая определяется объемом кластера, его формой и мате-
риалом расплава, а также кластеры с избытком и недостатком массы по сравнению
со средней массой.
Процесс массообмена структурированного кластера либо с неструктурирован-
ной жидкостью, либо с другими кластерами происходит путем разрыва временных
атомно-молекулярных связей и образования подобных кластеров в прилегающей
области пространства, то есть как и в кристаллической среде существует волновой
процесс распространения дислокаций как волны образования на волновом фронте
временных атомно-молекулярных связей. Такой процесс в жидком нанообъеме при
остывании расплава может привести к переходу объема в жидко–кристаллическое
состояние, а затем и в кристаллическое. Дислокационный массообмен в кристал-
лическом нанообъеме приводит к его перекристаллизации.
Рассмотрим в жидкой фазе нанообъем достаточно большого размера ∆V, то
есть как нанообъем, значительно превышающий по размерам жидкостные и кри-
сталлические дислокации. Предположим, что относительно неподвижной системы
координат ∆V попадает в конвекционный поток. Очевидно, что и в этом случае мас-
сообмен с ∆V ввиду наноразмеров ∆V может происходить исключительно за счет
миграции жидкостных дислокаций, так как разность давлений на границах ∆V будет
значительно меньше по сравнению с той разницей давлений, которая обеспечивает
конвекционные потоки на макроуровне. Изменения же давления в целом в ∆V за счет
появления конвекции либо по другим причинам могут привести либо к увеличению
дислокаций с избытком массы на единицу объема (увеличению давления), либо к
увеличению дислокаций с недостатком массы (уменьшению давления). Общее же
количество дислокаций на единицу объема будет зависеть не только от давления, но
и от других причин. Для некоторых диапазонов вариации величины давления могут
также способствовать либо упрочнению временных атомно–молекулярных связей
(увеличению средней продолжительности существования связей) в дислокациях,
либо их разрыву.
Таким образом, приходим к выводу, что в жидкой фазе на наноуровне в объеме
∆V массообмен происходит постоянно, конвекционные потоки меняют лишь его
параметры и обеспечивают такой массообмен, как и в твердой фазе, массообмен-
ные дислокации. Более того, на наноуровне полная замена массы расплава в ∆V
при конвекции (в неподвижной системе координат) не имеет значения, и параме-
тры массообмена определяют лишь соотношения между количеством жидкостных
дислокаций с избытком и недостатком массы. Структуризация в жидкостном ∆V
сопровождается появлением и разрывом временных атомно–молекулярных свя-
зей, поэтому, как и в твердой фазе, массообмен на уровне жидкостных дислокаций
имеет волновой характер.
Теплообмен на наноуровне также будет иметь свои особенности вследствие
структуризации жидкой и жидко–кристаллической фаз на наноуровнях и наличия
дислокаций в твердой фазе. Дислокация в любой из фаз принимает тепловую
энергию как единое целое, то есть увеличивается скорость вращательного движе-
ния и хаотического поступательного движения дислокации. Тепловое же движение
атомных единиц внутри дислокации характеризируется большими частотами, но
большей частью синхронизировано, хотя могут быть отличия по фазе, то есть чем
больше структуризация расплава, тем больше наблюдается сдвиг спектра теплово-
го электромагнитного излучения в область более низких частот. Поставим вопрос,
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 1 13
Затвердевание сплавов
какие же частоты характеризуют волновые процессы, сопровождающие тепло-
массообмен на наноуровнях, независимо от того, сопровождаются ли такие про-
цессы интенсивным электромагнитным излучением или нет. Рассмотрим процесс
теплообмена. Тепловое движение атомов внутри дислокаций при определенных
температурах обязательно порождает электромагнитное излучение в инфракрасном
диапазоне и близком ему участке радиотеплового излучения. Такое излучение тут
же поглощается ближайшим нанообъемом, что приводит к увеличению скорости
теплового потока. Исходная дислокация, потеряв энергию вследствие излучения,
переходит в режим тепломассообмена, который зависит уже преимущественно от
температуры, а не от интенсивности электромагнитного излучения. При этом тепло-
вое движение атомных единиц в дислокации либо уменьшается по амплитуде, либо
наблюдается некоторый сдвиг в сторону более низких частот. Тепловое же движение
дислокаций как отдельных единиц порождает радиотепловое излучение еще более
низких частот по сравнению со спектром атомных единиц внутри дислокации.
Так как массообмен на наноуровнях сопровождается непременным образовани-
ем и разрывом временных атомно-молекулярных связей, то он происходит более
медленно, чем передача теплового движения. Тогда частоты волновых процессов,
сопровождающих массообмен на наноуровнях, будут еще более низкие. Естествен-
но, что точные границы частотного диапазона для процессов тепломассообмена на
наноуровне могут определить лишь экспериментальные данные.
Как уже было показано, массобмен имеет три основные фазы, теплообмен тоже
их имеет. Каждая из таких фаз сопровождается волновыми процессами, частоты
которых занимают определенный участок в области диапазонов, соответствую-
щих диапазонам электромагнитных волн от инфракрасного до радиотеплового
излучения. Такие основные частоты могут быть несущими для более низких частот,
сопровождающих тепломассообмен, которые возникают, например, при пере-
кристаллизации твердой фазы или движении поверхности раздела фаз (рост и
частичный расплав кристаллического дендритного дерева), структуризации жид-
костной фазы расплава и т. п. Основные частоты теплового движения имеют по-
ступательную и вращательную компоненты, которые отдельно создают волновые
процессы на наноуровне, эти частоты лежат в разных областях спектра. Очевидно,
что массообмен дислокаций на наноуровне также имеет вращательную и поступа-
тельную компоненты. Поэтому каждую из шести основных фаз тепломассообмена
на наноуровне естественно разделить по спектру на область низких частот и об-
ласть высоких частот.
Проведенный феноменологический анализ в данной статье не ставит своей целью
сформулировать конкретную физико–математическую модель или модифициро-
вать известные модели, например, обмен ионных дислокаций в полупроводниках
для процесса тепломассообмена при кристаллизации расплава на наноуровне. Но
характерно, что подобные рассуждения можно провести и при анализе взаимодей-
ствия биохимических реакций в живом организме [2, 3].
Таким образом, можно сделать основной вывод, что любой тепловой, химический
или процесс межфазового перехода имеет 12 доминантных подсистем, то есть 12
групп, по которым можно разделить либо химические реакции в консервативной
(или квазиконсервативной) системе, какой являются, в частности, физиологические
системы живого организма на определенных временных интервалах функциониро-
вания, либо 12 доминантных подсистем, характеризующих тепловой или процесс
межфазового перехода. Все такие группы являются естественными, так как за-
нимают различные участки спектра излучения в радиотепловом и инфракрасном
диапазонах по области наиболее высоких несущих частот в этих группах. Каждую из
12-ти подсистем можно также считать квазиконсервативной, так как за небольшие
промежутки времени такая подсистема сохраняет постоянные значения потенциала
Гиббса, поскольку отдает приближенно столько же энергии, сколько и получает. На
поверхности, замыкающей объем, в котором происходят тепловые или подобного
14 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 1
Затвердевание сплавов
рода процессы, каждая из 12-ти подсистем имеет линию максимального возраста-
ния градиента. Такие линии давно обнаружены в живых организмах и носят название
“меридианов”. Точки отливки на линиях таких “меридианов”, где дивергенция поля
отличается от нуля, мы будем определять как термодинамически активные точки –
ТАТ. Волновые процессы тепломассопереноса на наноуровне являются тем не менее
локальными, хотя и влияют на распределение поля температур внутри отливки. Но
их сопровождают волновые процессы изменения структуры вакуума, порожденные
колебаниями значений термохимического потенциала. Такие пространственные
волны беспрепятственно проходят как внутри отливки, так и распространяются в
окружающее пространство. Рассмотрим этот феномен более подробно. Как уже
отмечалось, авторами разработана и опубликована [2, 3], [6-10] теория про-
странственного взаимодействия термохимических потенциалов на основе урав-
нений общей теории относительности, которые ранее использовались лишь для
описания поля гравитации и сложных эффектов взаимодействия поля гравитации с
электромагнитным полем. Простейшую модель возникновения пространственного
взаимодействия термохимических потенциалов получим, если подставим в эти
уравнения термохимический потенциал Гиббса G. Тензор энергии-импульса Gi,j
в этом случае определим только для пространственных координат (i,j = 1-3). Ис-
ключение четвертой координаты – времени t и формализма четырехмерной псев-
доэвклидовой геометрии при определении тензора G
i,j
аргументируется в работах
[6, 7], но естественным образом допускаются параметрически-функциональная
зависимость от времени, а также дифференцирование тензора G
i,j
по времени и
координатам. Тогда основные уравнения для описания тепловых, химических и
процессов межфазового перехода можно определить следующим образом:
a = -(1 / 2) , , iij jijG R R g (1)
здесь Gi,j - тензор энергии – импульса; Ri,j – тензор Риччи; R - скалярная кривизна
в римановом пространстве; gi,j - метрический тензор; α - числовой коэффициент,
постоянная взаимодействия.
Пространственное поле термохимического потенциала, взаимодействуя с ма-
териальной средой, может изменять параметры тепловых, химических и процессов
межфазового перехода. Происходит это, прежде всего, в точках, где дивергенция
поля отличается от нуля, то есть в термохимически (термодинамически) активных
точках – ТАТ. Термин термодинамически активной точки для ТАТ даже более пред-
почтительный, поскольку не акцентируется вопрос, какие явления доминируют в
данном процессе: химические, тепловые или межфазового перехода (при кристал-
лизации или плавке). Поскольку пространственное поле термохимических потенциа-
лов является по сути информационным, то в ТАТ, где дивергенция поля отличается
от нуля, происходит не столько обмен энергией, сколько передача информации и
управляющих сигналов.
При построении методов диагностики и контроля процессов затвердевания с по-
мощью определения состояния термодинамически активных точек – ТАТ возникает,
прежде всего, вопрос: с помощью каких доступных для измерений физических па-
раметров можно определить состояние ТАТ ? Для живых организмов состояние БАТ
чаще всего определяют путем измерения электропроводимости (или силы тока) в
БАТ. В работе [3] показано, что с энергией поля пространственного взаимодействия
термохимических потенциалов в особых точках коррелируют как электропрово-
димость среды, так и магнитное поле, температура, излучение в инфракрасном и
радиотепловом диапазонах. Таким образом, для контроля различных процессов по
состоянию ТАТ можно использовать как датчики для измерения мощности излучения
в указанных диапазонах электромагнитных волн, так и температурные датчики.
Каким образом параметры состояния ТАТ могут реагировать на качественные
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 1 15
Затвердевание сплавов
изменения в любой из 12-ти динамических подсистем термодинамического про-
цесса? Во-первых, качественный скачок в системе (подсистеме) предполагает, что
физические параметры процесса будут связаны между собой уже другими функ-
циональными уравнениями, чем ранее, то есть такие скачки происходят в точках
бифуркации, где дифференциальные уравнения, которые описывают эти параме-
тры, имеют положения неустойчивости. Более сложным случаям соответствует
операторная неустойчивость, когда изменяется сам дифференциальный оператор,
описывающий процесс. Как показано в работе [9], существующие методы контроля
физиологических систем по состоянию БАТ также так или иначе фиксируют именно
потерю устойчивости динамической ферментативной подсистемы организма.
Рассмотрим некоторые технологические процессы, которые также могут сопро-
вождаться потерей устойчивости при процессах кристаллизации и затвердевания.
Расплавленный металл или сплав до начала процесса кристаллизации обладает
энергией
Q = Qr + Q p ,
(2)
где Qr
– тепловая энергия расплава; Qp – энергия фазового перехода переохлаж-
дения, которая освобождается при полной кристаллизации всей отливки. С учетом
пассивного или активного отвода тепла от формы можно рассматривать некото-
рую консервативную энергетическую систему, где полная энергия сохраняется.
В каждый момент времени эта энергия q(t) будет состоять из тепловой энергии qr
(t), которая поглощается твердой фазой из жидкой фазы, теплоты теплоотвода qf,
которая пассивно или активно отводится от формы, и теплоты переохлаждения qp,
которая выделяется при кристаллизации, то есть
r»( ) const = ( )+ ( )+ ( ).r fq t q t q t q t (3)
Теплота qr (t), поглощенная из жидкой фазы, будет равна потоку тепла через по-
верхность раздела фаз. Количество этого тепла в элементарном виде может быть
определено по упрощенной формуле [11]
l( - )
( ) = ,
f
r
T T
q t
r
(4)
где λ - коэффициент теплопроводности твердой фазы; r – средний радиус ветвей
дендрита; Tf
- температура поверхности ветви (раздела фаз); Т – температура по
оси затвердевшей ветви.
В работе [11] приводятся температурные кривые зависимости средней тем-
пературы расплава от температуры теплоотвода при различных интенсивностях
и режимах теплоотвода: перегревании, пассивном и активном теплоотводах. На
большинстве участков такие кривые имеют вид линейной зависимости. Поэтому
можно приближенно считать, что в выражении (3)
» p( ) ( )+ ( ).rfq t a q t b q t (5)
Тогда
¢ ¢p( ) = const = ( +1) ( )+( +1) ( ) = ( )+ ( ).r r pq t a q t b q t a q t b q t (6)
Тем не менее, случаи активного теплоотвода или перегрева не рассматриваем, по-
скольку формулы (3) и (4) пришлось бы несколько модифицировать.
Можно считать, что выражением (6) представлена полная энергия консерватив-
ной системы в некоторых обобщенных координатах, одной из которых является
16 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 1
Затвердевание сплавов
температура. Тогда qr (t) будет соответствовать потенциальной энергии или “энер-
гии положения” в фазовом пространстве, а qp (t) – кинетической энергии. Такая
интерпретация в обобщенных координатах соответствует также факту, что значения
qp (t) определяют скорость роста кристаллов отливки. Используя вышеизложенную
феноменологическую модель относительно нанотепломассообмена и простран-
ственного взаимодействия потенциалов Гиббса, можно утверждать, что в твердой
фазе отливки следует различать 12 динамических подсистем, каждая из которых
будет квазиконсервативной системой с полной энергией
( ) ( ) ( ) , = , + , ;
( = 1, 2,…..,12).
n r n pq t n a q t n b q t n
n
(7)
Как на поверхности раздела фаз, так и на поверхности формы, отражающей
температурное поле поверхности раздела фаз, каждая из 12-ти подсистем будет
иметь свою систему ТАТ, расположенную, в основном, по “меридиану” соответ-
ствующей теплодинамической подсистемы. Между собой меридианы подсистем
будут отличаться как поверхностным расположением, так и спектрами излучения в
радиотепловом и инфракрасном диапазонах. К каждой из этих 12-ти доминантных
теплодинамических подсистем процесса кристаллизации можно по отдельности
применять формулу (4) относительно ее потенциальной энергии в фазовом про-
странстве
l / × ( , ) = ( ) [ ( , ) - ( , ) ];
( = 1, 2,…..,12),
r n fq t n r T t n T t n
n
(8)
где Тf (t, n) - средняя температура “меридиана“ на поверхности раздела фаз n-й те-
плодинамической подсистемы в момент времени t; T(t, n) - соответственно средняя
температура по оси затвердевания дендритов меридиана.
Используем теперь теорему Ляпунова [12] о неустойчивости равновесного со-
стояния консервативной системы, а именно: равновесие консервативной системы
неустойчиво, если в равновесном положении потенциальная энергия имеет макси-
мум, причем этот максимум обусловлен членами самого низкого (но не обязательно
второго) порядка в разложении потенциальной энергии.
Таким образом, согласно формулам (7) и (8), для потенциальной энергии консер-
вативной подсистемы системы “твердая фаза + жидкая фаза + форма + теплоотводя-
щая среда” в точках неустойчивости должны выполняться следующие соотношения
для скоростей соответствующих тепловых потоков на поверхности раздела фаз по
соответствующему меридиану и по оси дендритов меридиана:
¶ ¶ ¶ ¶ ¶ ¶
¶ ¶
¶ ¶ ¶ ¶ ¶ ¶ ¶ ¶
1
2 2
2 2 2 2
1 1
( , ) / = 0; = / / = ;
( , ) / < 0 ;
/ = / < / = /
r f
r
q t n t u T t; T t u
q t n t
u t T t T t u t.
(9)
Из выражения (9) следует, что температура в точках неустойчивости будет иметь
локальный максимум на поверхности раздела фаз. Таким образом показано, что
аналогично тому, как положение БАТ на поверхности кожи организма определяет
локальные максимумы электрической проводимости на соответствующих “меридиа-
нах” термохимических подсистем организма, точно также положение ТАТ определя-
ют локальные максимумы температуры на поверхности раздела фаз отливки, либо
им соответствующие максимумы на поверхности раздела отливка-форма. Далее
параметры состояния БАТ позволяют диагностировать к норме или патологии,
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 1 17
Затвердевание сплавов
аналогично тому, как в биологии и медицине, относится функционирование той или
иной физиологической системы, предполагается, что подобные методы применимы
и к анализу процесса затвердевания отливки. Например, если по состоянию ТАТ
можно диагностировать наличие обширных зон неустойчивости внутри отливки с
большим перепадом температур, то в таких зонах будут соседствовать кристаллы
разных размеров, что должно привести к возникновению дислокаций предваритель-
ного напряженно-деформированного состояния в отливках. В дальнейшем в них с
большой степенью вероятности будут возникать постоянные зоны напряжений, что,
в свою очередь, может привести к образованию трещин. Отметим, что конкретные
методы диагностики по состоянию ТАТ требуют статистического эксперименталь-
ного подтверждения, поэтому на данном этапе их рассматривать не будем.
Теперь построим информационную модель, которая будет опираться на не-
которые математические формулы и теоретические принципы, предложенные
А. И. Вейником [1]. В работе [2] была получена оценка постоянной взаимодей-
ствия для пространственного поля термохимического потенциала. Она оказалась
в 105 раза больше постоянной гравитационного взаимодействия, которая реально
учитывается при решении задач небесной механики для расчета траекторий косми-
ческих тел. Но такое соотношение между энергией пространственного поля термо-
химического потенциала и энергией тепломассопереноса, особенно при высоких
температурах, еще недостаточно для того, чтобы значительно изменять параметры
тепломассопереноса путем непосредственной передачи энергии от пространствен-
ного поля и обратно. Однако влияние поля термохимического потенциала имеет,
как уже отмечалось, информационную природу.
В работе [1] сделаны обобщения, связывающие некоторые процессы в теории
информации с аналогичными процессами в термодинамических системах. В част-
ности, введены понятия заряда информации и работы информации. Для соответ-
ствующих дифференциалов получено соотношение
= / ,dE dA H (10)
где E
- обобщенный заряд информации; A - обобщенная работа информации; H
- энтропия системы.
Связь выражения (10) с предложенной авторами моделью следующая. Рассмо-
трим произвольную динамическую подсистему ТАТ Sn
(n = 1,2,…,12) на поверхности
раздела фаз отливки. Средняя температура в системе Sn
, как уже отмечалось, вслед-
ствие наличия слабого пространственного взаимодействия термохимических потен-
циалов будет коррелировать с интенсивностью именно n-й фазы тепломассообмена
(одной из 12-ти) во всей отливке. Можно считать, что в рассматриваемой системе
ТАТ сосредоточен заряд информации, пропорциональный средней температуре
точек Sn. Величины в уравнении (10) будем считать случайными и зависящими от
времени. Тогда энтропия Нn(t) системы ТАТ Sn
будет определяться по известной
формуле плотностью вероятностей для интенсивностей каждой из 12-ти фаз тепло-
массообмена в отливке, а также, согласно (10),
= .( ) ( ) ( )n n ndA t Н t dE t (11)
Но приращение работы информации dAn(t) в системе ТАТ Sn
, с другой стороны,
будет пропорционально и приращению энергии dLn -
n-й фазы тепломассообмена
во всей отливке в момент времени t за промежуток dt.
Выделим теперь в отливке произвольный микрообъем ∆Vnm(х, t), но принадлежащий
к n-й динамической подсистеме. Приращение энергии этого объема dLnm (x, t) будет
пропорционально приращению энергии всей динамической подсистемы dLn и зависеть
также от пространственных координат х микрообъема Vnm:
å =nm ndL dL
m
. С другой
18 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 1
Затвердевание сплавов
стороны, величина dLnm будет определяться, в свою очередь, либо приращением
тепла в ∆Vnm, либо массы. При фазах транспорта теплоты или массы величина
dLnm определяется количеством той теплоты или массы, которые транспортиру-
ются, поскольку нам, в конечном итоге, следует определить работу dA′nm , которая
производится над микрообъемом ∆Lnm при изменениях его теплоты, массы или
транспорте последних. Штрих в обозначении dA′nm следует понимать в том смысле,
что физическую работу в динамической подсистеме следует отличать от работы
информации в смысле формулы (11), хотя эти величины пропорциональны.
Предположим, что в момент времени t0 микрообъем ∆Vnm (x, t) переходит в n-ю
фазу тепломассообмена, тогда в случае теплообмена
¢ @ 0 0( , + )- ( , ),nm nm nmdA q x t dt q x t (12)
где qnm - количество теплоты микрообъема ∆Vnm. При фазе транспорта теплового
потока
¢ @ 0( , ).nm nmdA q x t (13)
Очевидно, что подобные формулы пригодны и в случаях массообмена.
Разложим функцию qnm(x, t0) в окрестности точки t0
в ряд Тейлора и ограничимся
квадратичным членом
¶ ¶
@
¶ ¶ 00
2
2
2
==
1
( , ) const + +
2
.
t tt t
nm nm
nm
q q
q x t t t
t t
(14)
Подставив (14) в (12), получим
¶ ¶
¢ @
¶ ¶
æ ö÷ç ÷ç ÷ç ÷çè ø0 0
2
= =2+ = ( + ) .
t t t t
nm nm
nm nm nm
q q
dA dt b c t dt
t t (15)
Аналогично для интегрального выражения всей n-й подсистеме
¢ @
¢ ¢@ g @ g
( + ) ;
; ,
n n n
n n n nm nm nm
dA B C t dt
dA dA dA dA
(16)
то есть коэффициенты bnm, cnm, Bn, Cn определяют работу информации соответствен-
но в точке x, либо же работу информации всей n-й динамической подсистемы
для процессов тепломассообмена. Пропорциональность в выражении (16) для
дифференциалов физической работы и работы информации отображает тот факт,
что отношение приращения сигнала управления к самому сигналу будет таким же,
как и отношение приращения соответствующей работы тепловой энергии ко всей
работе при изменении физического состояния подсистемы An или микрообъема
Anm. Обобщая вышеизложенное, приходим к выводу, что информационное влия-
ние осуществляется посредством изменения старших производных параметров
влияния. Из формулы (11) такжe следует, чем меньше энтропия системы, тем более
линейной становится зависимость между работой информации и зарядом инфор-
мации Еn в системе ТАТ
Sn, то есть чем меньше диссипация рассеивания энергии в
процессах тепломассопереноса, тем больше влияние слабого пространственного
взаимодействия термохимических потенциалов. Очевидно, это, прежде всего, от-
носится к процессам перекристаллизации твердой фазы.
Для разработки более конкретных практических методик контроля процессов
кристаллизации по ТАТ требуются более широкие теоретические и эксперименталь-
ные исследования. Для разработки подобных методов необходимы компьютерная
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 1 19
Затвердевание сплавов
обработка данных в реальном масштабе времени, пространственное воссоздание
поля температур, его временных эволюций и вычисление соответствующих пара-
метров, согласно принятой математической модели. Методы контроля процесса
кристаллизации, определяющего функциональные свойства литого изделия по
состоянию ТАТ, имеют преимущество в том, что после фиксации ТАТ в поле темпе-
ратур дальнейший контроль и вычисления можно производить по небольшому ко-
личеству ТАТ, игнорируя поле температур и его изменение в остальных областях. Это
позволит более оптимально регулировать процесс охлаждения и кристаллизации
при получении литых изделий. На начальном исследовательском этапе, возможно,
будет достаточно данных термоизмерений для предварительного анализа экспери-
ментального подтверждения существования ТАТ и возможности диагностики про-
цесса кристаллизации с помощью мониторинга состояния некоторых ТАТ. Но более
предпочтительно в дальнейшем также тепловое сканирование (в инфракрасном или
радиотепловом диапазонах) хотя бы внешней поверхности заготовки для литья. Та-
кое сканирование дает возможность экспериментально подтвердить существование
ТАТ, если только поле термохимического потенциала имеет точки дивергенции не
только на поверхности расплава, но и в окружающем пространстве, и такие точки
не очень сильно изменяют свои пространственные координаты со временем.
1. Вейник А. И. Термодинамика литейной формы. – М.: Машиностроение, 1968. – 332 с.
2. К вопросу об информационной модели в теории поля живых организмов / В. З. Тыд-
нюк, В. П. Кравченко, Ф. Н. Горин и др. // Проблемы управления и информатики. – 2003.
– № 2. – С. 146-152.
3. Тыднюк В. З., Алеев Л. Р., Ходаковский Н. И. Полевые взаимодействия и особенности
разработки устройств для диагностики и коррекции состояния биологически активных
точек // Кибернетика и системный анализ. – 2006. – № 2. – С. 157-165.
4. Мачерет Е. Л., Коркушко А. О. Основы электро- и акупунктуры. – Киев: Здоровье, 1993.
– 389 с.
5. Шинский О. И. Механизм формирования качества отливок, получаемых по газифицируе-
мым моделям // Литейн. пр-во. – 1991. – № 1. – С. 7-15.
6. Tydnjuk V. Z., Kravchenko V. P., Mul O. V. Naturally controlled processes and theory of relativity
// Universidade de Aveiro, Departament de Matematica, Portugal. – 2005. – № 6. – Р. 13-15.
7. Tydnjuk V .Z., Kravchenko V. P., Mul O. V. Natural control of eergy material processes and
theory of relativity Universidade de Aveiro, Departament de Matematica, Portugal. – 2005.
– № 10. – Р. 10-12.
8. Tydnjuk V. Z., Kravchenko V. P., etr. On an Information Model in the Theory of Fields of Living
Organisms // Journal of Automation and Information Sciences. – 2003. – Vol. 35, № 4.
– Р. 122-127.
9. Тыднюк В. З., Горин Ф. Н., Кравченко В. П. и др. Устойчивость механизма информацион-
ных показателей в практике измерений электропунктирной диагностики // Засоби комп’ю-
терної техніки з віртуальними функціями і нові інформаційні технології. – Київ: Інститут
кібернетики НАНУ, 2002. – Том 2. – С. 117-120.
10. О возможности моделирования поля живых организмов с помощью общей теории отно-
сительности / В. З. Тыднюк, В. П. Кравченко, Н. И. Шут и др. / Наукові записки Національ-
ного педуніверситету (фізико-математичні науки). – 2002. – № 3. – С. 105 –111.
11. Эльдарханов А. С., Ефимов В. А., Мурадинов В. С. Процессы формирования отливок и
их моделирование. – М.: Машиностроение, 2001. – 208 с.
12. Бабаков И. М. Теория колебаний. – М.: Наука, 1968. – 559 с.
Поступила 10.11.2009
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49749 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-5884 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:19:13Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Тыднюк, В.З. Шинский, О.И. Кравченко, В.П. Дорошенко, В.С. Шинский, И.О. 2013-09-27T07:50:29Z 2013-09-27T07:50:29Z 2010 Информационная модель мониторинга процесса кристал-лизации литых металлоизделий с использованием физики пространственных взаимодействий термохимических потенциалов / В.З. Тыднюк, О.И. Шинский, В.П. Кравченко, В.С. Дорошенко, И.О. Шинский // Процессы литья. — 2010. — № 1. — С. 7-19. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49749 32.973:53:621.74 Рассмотрена концепция нового физического взаимодействия – поля термохимического потенциала при исследовании термодинамических тепловых процессов охлаждения, кристаллизации и затвердевания металлических отливок. В процессах кристаллизации и затвердевания сплавов доминируют тепловые, химические и процессы межфазовых переходов. Все эти явления можно единообразно описать математическими моделями, используя один из известных термохимических потенциалов - свободную энергию Гиббса G, который определяет изменение структуры пространства в ответ на такие процессы. На основе уравнений общей теории относительности разработана теория пространственного взаимодействия. Определено и введено понятие термодинамически активных точек как точек поля взаимодействия термохимических потенциалов, в которых дивергенция физического поля отличается от нуля. По мониторингу состояния термодинамически активных точек возможна разработка методов контроля и управления процессом кристаллизации, которые определяют функциональные свойства литого изделия. Розглянуто концепцію нової фізичної взаємодії – поля термохімічного потенціалу при дослідженні термодинамічних теплових процесів охолодження, кристалізації і твердіння металевих виливок. В процесах кристалізації і твердіння сплавів домінують теплові, хімічні і процеси міжфазових переходів. Всі ці явища можна однаково описати математичними моделями, використовуючи один з відомих термохімічних потенціалів - вільну енергію Гіббса G, який визначає зміну структури простору у відповідь на такі процеси. На основі рівнянь загальної теорії відносності розроблена теорія просторової взаємодії. Визначено і введено поняття термодинамічно активних точок як точок поля взаємодії термохімічних потенціалів, в яких дивергенція фізичного поля відмінна від нуля. По моніторингу стану термодинамічно активних точок можлива розробка методів контролю і управління процессом кристалізації, що визначає функціональні властивості литого виробу. The concept of new physical interaction - field thermo-chemical of potential is considered at research of thermodynamic thermal processes of cooling, crystallizations and hardening metal having cast. In processes crystallizations и and the hardenings of alloys, at their realizations, dominate thermal, chemical and processes of interphase transitions. All these phenomena can uniformly be described by mathematical models, using one of known thermo-chemical of potentials - free energy Gibbs G, which defines change of structure of space in reply to such processes. On the basis of the equations of the common theory of a relativity the theory of spatial interaction is developed. Is determined and the concept thermodynamics of active points is entered, as points of a field of interaction thermo-chemical of potentials, in which divergence of a physical field is distinct from zero. On monitoring a status thermodynamics of active points the development of methods of the control and management of process crystallizations, determining functional property of a cast product is possible. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Процессы литья Затвердевание сплавов Информационная модель мониторинга процесса кристал-лизации литых металлоизделий с использованием физики пространственных взаимодействий термохимических потенциалов Article published earlier |
| spellingShingle | Информационная модель мониторинга процесса кристал-лизации литых металлоизделий с использованием физики пространственных взаимодействий термохимических потенциалов Тыднюк, В.З. Шинский, О.И. Кравченко, В.П. Дорошенко, В.С. Шинский, И.О. Затвердевание сплавов |
| title | Информационная модель мониторинга процесса кристал-лизации литых металлоизделий с использованием физики пространственных взаимодействий термохимических потенциалов |
| title_full | Информационная модель мониторинга процесса кристал-лизации литых металлоизделий с использованием физики пространственных взаимодействий термохимических потенциалов |
| title_fullStr | Информационная модель мониторинга процесса кристал-лизации литых металлоизделий с использованием физики пространственных взаимодействий термохимических потенциалов |
| title_full_unstemmed | Информационная модель мониторинга процесса кристал-лизации литых металлоизделий с использованием физики пространственных взаимодействий термохимических потенциалов |
| title_short | Информационная модель мониторинга процесса кристал-лизации литых металлоизделий с использованием физики пространственных взаимодействий термохимических потенциалов |
| title_sort | информационная модель мониторинга процесса кристал-лизации литых металлоизделий с использованием физики пространственных взаимодействий термохимических потенциалов |
| topic | Затвердевание сплавов |
| topic_facet | Затвердевание сплавов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49749 |
| work_keys_str_mv | AT tydnûkvz informacionnaâmodelʹmonitoringaprocessakristallizaciilityhmetalloizdeliisispolʹzovaniemfizikiprostranstvennyhvzaimodeistviitermohimičeskihpotencialov AT šinskiioi informacionnaâmodelʹmonitoringaprocessakristallizaciilityhmetalloizdeliisispolʹzovaniemfizikiprostranstvennyhvzaimodeistviitermohimičeskihpotencialov AT kravčenkovp informacionnaâmodelʹmonitoringaprocessakristallizaciilityhmetalloizdeliisispolʹzovaniemfizikiprostranstvennyhvzaimodeistviitermohimičeskihpotencialov AT dorošenkovs informacionnaâmodelʹmonitoringaprocessakristallizaciilityhmetalloizdeliisispolʹzovaniemfizikiprostranstvennyhvzaimodeistviitermohimičeskihpotencialov AT šinskiiio informacionnaâmodelʹmonitoringaprocessakristallizaciilityhmetalloizdeliisispolʹzovaniemfizikiprostranstvennyhvzaimodeistviitermohimičeskihpotencialov |