Поверхностное натяжение и тепловое излучение металлических расплавов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ И ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ

01.04.14 - теплофизика и теоретическая теплотехника

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ на соискание ученой степени

кандидата технических наук

ВАЛЕЕВА ЭЛЬВИРА ЭНВЕРОВНА

Казань 2007

Работа выполнена на кафедре «Вакуумная техника электрофизических установок» Казанского государственного технологического университета.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Панфилович Казимир Брониславович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Гумеров Фарид Мухамедович

кандидат технических наук, доцент Ярославцев Юрий Александрович

Ведущая организация: Казанский государственный энергетический университет

Защита диссертации состоится «11» апреля 2007 г. в 10⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета Д212.079.02 в Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева, по адресу: 420111, г. Казань, ул. К. Маркса, 10, зал заседаний ученого совета.

Автореферат разослан «____» марта 2007г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент Каримова А.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Поверхностное натяжение - одна из важнейших характеристик поверхности вещества. Коэффициенты поверхностного натяжения необходимы для расчета процессов зарождения и роста фаз, адсорбции и др., необходимых для осуществления технологических процессов. Поверхностные явления в совокупности с другими физическими свойствами веществ определяют пути получения и долговечность важнейших материалов, эффективность добычи и обогащения полезных ископаемых; качество и свойства продукции, выпускаемой многими отраслями промышленности. Особый интерес вызывает взаимосвязь поверхностных свойств с особенностями строения и объемными свойствами веществ, что важно для металлургии, сварки и химических технологий.

Имеющиеся зависимости для расчета поверхностного натяжения жидких металлов и сплавов часто недостаточно надежны. Коэффициенты и параметры, входящие в расчетные уравнения, являются приближенными. Использование имеющихся теоретических зависимостей сдерживается тем, что в общем случае неизвестны изменения в распределении атомов и валентных электронов, а, следовательно, и энергии взаимодействия при выходе частиц в поверхностный слой. Простые зависимости коэффициентов поверхностного натяжения от термодинамических свойств обычно применимы к жидкостям при температуре плавления. Единое уравнение, описывающее коэффициенты поверхностного натяжения жидких металлов и бинарных сплавов от температуры плавления до температуры кипения, не разработано. Взаимосвязь поверхностного натяжения с другими теплофизическими свойствами расплавов исследована недостаточно. Анализ имеющихся опытных данных по поверхностному натяжению с целью получения расчетного соотношения для жидких металлов и сплавов и отыскания связи между поверхностным натяжением и тепловым излучением расплавов является актуальной задачей.

Цель работы - применение теории размерностей к поверхностному натяжению жидких металлов и бинарных сплавов. Разработка методики расчета поверхностного натяжения металлических расплавов. Анализ влияния структуры расплава, прочности химической связи, положения металлов в периодическом законе Д.И. Менделеева на поверхностное натяжение. Анализ взаимосвязи поверхностного натяжения и теплового излучения жидких расплавов.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

1. Применение теории размерностей к поверхностному натяжению металлических расплавов.

2. Анализ экспериментальных данных по поверхностному натяжению металлических расплавов.

3. Получение расчетного уравнения для поверхностного натяжения жидких металлов и сплавов.

4. Анализ взаимосвязи поверхностного натяжения и теплового излучения жидких расплавов.

5. Анализ периодичности масштабных коэффициентов поверхностного натяжения жидких металлов, ее связи с тепловым излучением.

6. Анализ температур Дебая жидких металлов и сплавов.

Научная новизна.

1. Вывод на основе теории размерностей функционального соотношения для поверхностного натяжения металлических расплавов.

2. Впервые получено уравнение, связывающее поверхностное натяжение и энтропию металлических расплавов в области жидкого состояния.

3. Найдены постоянные для каждого металла и сплава данной концентрации масштабные коэффициенты поверхностного натяжения К_у и комплексы (К_у/м)^1/2 металлических расплавов.

4. Установлена периодичность изменения масштабных коэффициентов и комплексов поверхностного натяжения в соответствии с их положением в периодическом законе Д.И. Менделеева.

5. Впервые установлена взаимосвязь поверхностного натяжения и теплового излучения жидких металлов и сплавов. Показано, что периодические зависимости масштабного потока теплового излучения К_q^1/4 и масштабные комплексы поверхностного натяжения (К_у/м)^1/2 практически совпадают.

6. Определен комплекс температур Дебая жидких металлов и бинарных сплавов, рассчитанных по масштабным коэффициентам поверхностного натяжения.

Практическая значимость. Результаты работы представлены в виде расчетного соотношения для поверхностного натяжения жидких металлов и сплавов. Оно позволяет рассчитать поверхностное натяжение металлов и сплавов в жидкой фазе. Масштабные коэффициенты поверхностного натяжения жидких металлов и сплавов представлены в виде таблиц. По ним рассчитываются масштабные потоки теплового излучения и, соответственно, поток теплового излучения, температуры Дебая жидких металлов и сплавов при заданной концентрации. С помощью расчетных соотношений и масштабных коэффициентов поверхностного натяжения можно прогнозировать данные по поверхностному натяжению и тепловому излучению металлических расплавов.

Автор защищает. натяжение металлический расплав тепловой

- Функциональную зависимость для поверхностного натяжения жидких металлов и сплавов.

- Расчетное уравнение для коэффициентов поверхностного натяжения жидких металлов. Комплекс масштабных коэффициентов поверхностного натяжения.

- Метод расчета коэффициентов поверхностного натяжения жидких бинарных сплавов. Концентрационную зависимость избыточных масштабных коэффициентов поверхностного натяжения и избыточной энтропии смешения бинарных сплавов.

- Взаимосвязь коэффициентов поверхностного натяжения и интегральных полусферических потоков теплового излучения жидких металлов и сплавов. Методику расчета теплового излучения (поверхностного натяжения) по коэффициентам поверхностного натяжения (потокам теплового излучения) жидких металлов и сплавов.

- Периодичность изменения масштабных коэффициентов поверхностного натяжения в зависимости от номера элемента в периодическом законе Д.И. Менделеева, ее практическое совпадение с аналогичной периодичностью для теплового излучения жидких металлов.

- Комплекс температур Дебая жидких металлов и рассмотренных бинарных сплавов.

Апробация работы и научные публикации. По теме диссертации опубликованы 13 работ, 6 статей, 1 из них в журнале, рекомендуемом по списку ВАК Российской Федерации. Основные результаты диссертации докладывались на Международном семинаре «Теплофизические свойства веществ (Жидкие металлы и сплавы)» (Нальчик, 2001г); 15-ой Международной конференции по химической термодинамике в России (Москва, 2005 г); 11-ой Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ (Санкт-Петербург, 2005 г); Всероссийской научно-технической конференции «Наука-производство-технологии-экология» (Киров, 2006 г); 2-м Международном семинаре «Теплофизические свойства веществ (Жидкие металлы и сплавы, наносистемы)» в Нальчике в 2006г; на отчетных конференциях Казанского государственного технологического университета на кафедре ТОТ с 2003 по 2005г.

Личный вклад. Все основные результаты получены лично автором. Использованные материалы других авторов помечены ссылками. В постановке задач и обсуждении результатов принимал участие научный руководитель д.т.н., профессор Панфилович К.Б.

Достоверность полученных результатов. Вывод расчетного уравнения для поверхностного натяжения металлических расплавов произведен на основе проверенной и общепринятой теории размерностей. Для определения масштабных коэффициентов поверхностного натяжения выбирались наиболее надежные экспериментальные данные. Критериями отбора служили экспериментальный метод определения поверхностного натяжения, среда проведения эксперимента и чистота металла. Энтропия и плотность жидких металлов и сплавов выбирались по известным справочным данным.

Основные результаты, полученные в диссертационной работе, физически обоснованы и не противоречат современным представлениям физики и химии поверхности.

Структура и объем диссертации. Диссертация содержит 161 страницу машинописного текста и состоит из введения, четырех глав основного текста, 100 рисунков, 8 таблиц, 2 приложений и 7 выводов. Список литературы включает 192 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы, сформулированы цели и задачи работы, научная и практическая значимость работы, новизна полученных результатов и приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации дан обзор литературы по теме диссертации. Приводится анализ жидкого состояния металлов и сплавов, рассматриваются теоретические и экспериментальные методы определения поверхностного натяжения и теплового излучения жидких металлов и бинарных сплавов.

Во второй главе на основе теории размерностей дан вывод функциональной зависимости для поверхностного натяжения жидких металлов и сплавов. Физическими величинами, определяющими поверхностное натяжение, приняты масса частиц m, температура Дебая расплава и, постоянные Больцмана k и Планка h, термодинамическая вероятность W и коэффициент поверхностного натяжения у. Основные независимые физические величины - постоянные Больцмана и Планка, масса частиц, температура Дебая и термодинамическая вероятность. Согласно р-теореме составим два безразмерных комплекса. Первый р_у=уk^би^вm^гh^д содержит коэффициент поверхностного натяжения. Показатели степени б=в=-2, г=-1, д=2 обеспечивают его нулевую размерность. Следовательно

. (1)

Вторым безразмерным параметром является термодинамическая вероятность, т.е.

р _W=W. (2)

По р -теореме р _у=f(р _W). Термодинамическая вероятность и энтропия вещества связаны формулой Больцмана S=k?nW+сonst. Тогда р _у=f(S/k) и

. (3)

Комплекс m(kи)²/h² имеет ту же размерность, что и коэффициент поверхностного натяжения, определяется универсальными постоянными Планка и Больцмана, индивидуальными для каждого расплава массой частиц и температурой Дебая.

Мольная энтропия, взятая из справочных изданий, пропорциональна отношению S/k в выражении (3), удобна для расчетов и относится к постоянному числу частиц или при делении на газовую постоянную R - к одной частице. Далее в работе использована величина S/R.

Поверхностное натяжение расплавов относится к 1м² поверхности. При изменении температуры изменяется число частиц металла, участвующих в формировании сил поверхностного натяжения. Если коэффициент поверхностного натяжения у умножить на отношение (с_m/с)^2/3, то комплекс у^*= у(с_m/с)^2/3 будет отнесен к постоянному числу частиц (с_m и с - плотности расплава при температуре плавления и текущей температуре соответственно).

Теперь соотношение (3) запишем в виде

. (4)

Температуры Дебая и, характеризующие прочность химических связей, имеются для ограниченного числа жидких металлов. Их величины, найденные разными методами, могут различаться на 20% и более. Точность расчета комплексов m(kи)²/h² в выражении (4) будет невелика, к тому же они зависят от температуры Дебая во второй степени. Поэтому целесообразно для их определения использовать непосредственно опытные данные по поверхностному натяжению расплавов. Согласно (4) линии у^*=f(S/R) для термодинамически подобных веществ должны отличаться постоянным множителем. В полулогарифмических координатах lgу*-(S/R) данные для жидких металлов укладываются на параллельные прямые

, (5)

где К_у - масштабный коэффициент поверхностного натяжения.

Масштабные коэффициенты поверхностного натяжения постоянны для каждого металла и с точностью до постоянного множителя совпадают с комплексом m(kи)²/h² в уравнении (4).

Относительные коэффициенты поверхностного натяжения U=у*/K_у для жидких металлов следуют зависимости

U=exр(-0,0594S/R). (6)

Обычные коэффициенты поверхностного натяжения будут равны

. (7)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2 (а) Поверхностное натяжение лития. 1-по Задумкину С.Н.¹⁾, 2 - по уравнению (7), 3-по Моисееву Г.К.²⁾, 4 - по Попелю С.И.³⁾, 5 - по Соловьеву А.Н.⁴⁾. (б) - температурный коэффициент поверхностного натяжения²⁾

Проведен анализ имеющихся экспериментальных данных по поверхностному натяжению. Наиболее надежные данные по коэффициентам поверхностного натяжения, измеренные в среде инертных газов или в вакууме для металлов высокой чистоты, использовались для определения масштабных коэффициентов поверхностного натяжения К_у.

Поверхностное натяжение лития показано на рис. 1. Сравнение рассчитанных коэффициентов поверхностного натяжения жидкого лития с расчетами показано на рис. 2а. Температурный коэффициент поверхностного натяжения по данным Задумкина С.Н.¹⁾ постоянен. Коэффициенты поверхностного натяжения лития по данным Моисеева Г.К.²⁾, рассчитанные при переменном температурном коэффициенте поверхностного натяжения dу/dt (рис.2б), соответствуют значениям поверхностного натяжения, рассчитанным по уравнению (7). Максимальный разброс расчетных коэффициентов поверхностного натяжения равен 7%.

В третьей главе рассмотрено применение уравнения (7) для расчета поверхностного натяжения жидких бинарных сплавов различного структурного типа K-Rb, Cd-Zn, Pb-Ag, Pb-Sn, Rb-Na, Pb-Bi, Al-Fe, Al-Ni, Ag-Sn, Cu-Sn и Au-Sn. Проводится анализ концентрационных зависимостей масштабных коэффициентов поверхностного натяжения и избыточных энтропий смешения.

Уравнение (7) удовлетворительно описывает коэффициенты поверхностного натяжения сплавов. Энтропия бинарного сплава рассчитывается по формуле

S_спл = x₁S₁ + x₂S₂ - ДS_см, (8)

где х₁ и х₂, - мольные доли первого и второго компонента в сплаве, S₁ и S₂ - энтропии чистых первого и второго компонентов в сплаве.

Энтропия смешения ДS_см для бинарного сплава равна

, (9)

где ДН - энтальпия смешения, а_i- активность i-го компонента в сплаве. Энтропию смешения сплава можно представить в виде суммы избыточной энтропии смешения ДS_изб и идеальной энтропии смешения ДS_ид

ДS_см = ДS_изб + ДS_ид . (10)

Где (11)

(12)

Здесь _i - коэффициент активности i-го компонента в сплаве.

Дан анализ избыточных масштабных коэффициентов поверхностного натяжения ДК_у=К_у-К_уад, где К_уад - аддитивный масштабный коэффициент поверхностного натяжения К_уад=х₁К_у1+ х₂К_у2.

Относительные коэффициенты у*/K_у поверхностного натяжения эвтектических сплавов (рис. 3) изменяются линейно в зависимости от энтропии сплава. Линии на рисунке соответствует уравнению (7) для чистых жидких металлов. Положение линии для сплава Cd-Zn соответствует масштабу рисунка, другие сплавы для удобства изображения смещены вверх относительно сплава Cd-Zn на 0,2; 0,4; 0,6 и 0,8 единицы шкалы вертикальной оси. Относительные коэффициенты поверхностного натяжения у*/K_у сплавов Si-Fe, Al-Ni, Ag-Sn, Cu-Sn и Au-Sn в полулогарифмических координатах также изменяются линейно в зависимости от энтропии сплава (рис. 4). Данные для сплава Au-Sn соответствуют масштабу рисунка, остальные сплавы сдвинуты на 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 единиц вертикальной оси.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3 Относительные коэффициенты поверхностного натяжения. Точки - экспериментальные данные при разных концентрациях, линии - расчет по уравнению (7)



Рис. 4 Относительные коэффициенты поверхностного натяжения. Точки - экспериментальные данные при разных концентрациях, линии - расчет по уравнению (7)

Эвтектический сплав Cd-Zn (рис. 5) - система с точкой перегиба на одной ветви линии ликвидус. Коэффициенты поверхностного натяжения сплавов кадмий-цинк измерены методом максимального давления в газовом пузырьке в среде аргона с погрешностью 2,4%. Максимальный разброс опытных данных относительно расчетов по уравнению (7) для цинка

Размещено на http://www.allbest.ru/

составляет 0,7%, для сплава, содержащего 0,08Сd (ат.) - 0,3%, 0,2Сd - 0,07%, 0,3Сd - 0,13%, 0,4Сd - 0,75%, 0,5Cd - 0,17%, 0,6Сd - 0,5%, 0,7Сd - 0,15%, 0,8Сd - 0,4%, 0,9Сd - 1,3%, для кадмия - 0,28%.

Отклонения масштабных коэффициентов поверхностного натяжения сплава от аддитивной прямой не превышают 6%. Опытные данные по поверхностному натяжению сплава Cd-Zn показывают, что его только приближенно можно считать регулярным.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сплав Ag-Sn (рис. 6) - эвтектический с электронными соединениями без максимума на линии ликвидус. Максимальное отклонение экспери-ментальных данных от расчета по уравнению (7) для чистого серебра равно 0,5%, для сплава, содержащего 0,046Sn (ат.) - 1,5%, 0,111Sn - 1%, 0,25Sn - 2%, 0,377Sn - 1,7%, 0,52Sn - 1,4%, 0,628Sn - 1,898%, 0,785Sn - 0,4%, для чистого олова максимальное отклонение равно 2,5%. Избыточная энтропия сплава положительна. Избыточные масштабные коэффициенты поверхностного натяжения отрицательны и значительно отклоняются от аддитивности (рис. 7).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Можно полагать, что методика описания опытных данных, использующая теорию размерностей, будет применима к другим сплавам.

Избыточные масштабные коэффициенты поверх-ностного натяжения хорошо коррелируются с избыточной энтропией смешения. В случае сплавов K-Rb, Ag-Pb, Bi-Pb, Ag-Sn, Cu-Sn, Au-Sn величины ДК_у и ДS_изб имеют противоположные знаки, характер их изменения противоположен.

В зависимости от состава величины ДS_изб имеют максимум, а ДК_у - минимум. Для сплава Al-Ni избыточная энтропия смешения меняет знак при xAl?0,8. При этой же концентрации меняет знак и ДК_у. Оба параметра ДS_изб и ДК_у сплавов Pb-Sn и Na-Rb - отрицательны. На их зависимости от состава имеются минимумы. Сплав Cd-Zn аддитивен, ДS_изб=0. Избыточные энтропии смешения и масштабные коэффициенты поверхностного натяжения сплава Si-Fe носят одинаковый характер на концентрационной зависимости.

В четвертой главе впервые установлена взаимосвязь поверхностного натяжения и теплового излучения жидких металлов и сплавов. Тепловое излучение жидких металлов исследовано недостаточно, особенно при высоких температурах. В работе⁷⁾ было выведено соотношение для расчета теплового излучения на основании теории размерностей

, (13)

где масштабный поток теплового излучения K_q ~ (kи)⁴/(h³c²), с - скорость света. Масштабные потоки теплового излучения К_q (Дж/м²) пропорциональны температурам Дебая в четвертой степени, масштабные коэффициенты поверхностного натяжения К_у (Н/м) пропорциональны температуре Дебая во второй степени. Масштабные коэффициенты поверхностного натяжения и масштабные потоки теплового излучения (рис. 8) связаны уравнением

(K_у/м)^1/2 =19,053 K_q^1/4. (14)

Уравнение (14) перепишем в виде

. (15)

Уравнение (15) позволяет определять масштабные потоки теплового излучения по известным масштабным коэффициентам поверхностного натяжения, и наоборот. То есть можно, зная одно свойство, находить другое при отсутствии по нему экспериментальных данных.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 8 Взаимосвязь масштабных коэффициентов поверхностного натяжения и масштабных потоков теплового излучения⁷⁾ жидких металлов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рассчитанные по уравнениям (13) и (14) степени черноты (рис. 9) отклоняются от экспериментальных данных⁷⁾ для висмута до 10%, для свинца до 7,6% и для цинка до 8,7%. Большие расхождения расчетных величин от эксперимента можно объяснить погрешностью измерений поверхностного натяжения, теплового излучения и неточностью расчета энтропии.

Уравнения (13) - (15) справедливы также для жидких сплавов. Зависимость масштабных коэффициентов, характеризующих поверхност-ное натяжение и тепловое излучение сплавов Cu-Sn, Pb-Sn и Pb-Bi (рис.12), оказывается в логарифмических координатах линейной с угловым коэф-фициентом, равным единице. Усредняющая линия соот-ветствует уравнению (15), полученному для чистых металлов.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Степени черноты сплава Bi-Pb, рассчитанные через поверхностное натяжение согласуются с экспериментом в пределах 10% (рис. 11).

Установлена периодичность масштабных коэффициентов и комплексов поверхностного натяжения в соответствии с положением элемента в периодическом законе Д.И. Менделеева (рис. 12). Установлено совпадение в пределах погрешности определения масштабных комплексов (К_у/м)^1/2 и К_q^1/4 (рис. 12).

Масштабные коэффициенты поверхностного натяжения (К_у/м)^1/2 и масштабные потоки теплового излучения K_q^1/4 пропорциональны температуре Дебая жидких металлов и.

Температуры Дебая приводится для небольшого числа жидких металлов. Они найдены по скорости звука и вязкости. Величины (К_у/м)^1/2 и K_q^1/4 в логарифмических координатах в зависимости от и линейны (рис. 13) и имеют одинаковый угловой коэффициент, равный единицы.

Масштабные коэффициенты поверхностного натяжения аппроксимированы уравнением

K_у = 0,5495 10^-6 ми². (16)

Масштабные потоки теплового излучения описаны уравнением⁷⁾:

K_q= 1,585 10^-12 и⁴. (17)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 12 Периодичность изменения масштабных комплексов (К_у/м)^1/2 и K_q^1/4 жидких металлов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выражения (16) и (17) использованы для расчета температур Дебая жидких металлов (таблица).

Соотношение (15) устанавливает одноз-начную взаимосвязь поверхностного натя-жения и теплового излучения жидких металлов. Кроме того, оно еще раз четко подтверждает строгость применения теории размерностей к поверхностному натяжению и тепловому излучению жидких металлов.

Таблица

Масштабные коэффициенты поверхностного натяжения и температуры Дебая жидких металлов

№	Металл	Kу, мН/м	и, К	№	Металл	Kу, мН/м	и, К
1	Li	575	388	34	Cd	1170	138
2	Be	1734	592	35	In	1050	129
3	B	1822	554	36	Sn	998	124
4	Na	322	160	37	Sb	765	107
5	Mg	948	266	38	Te	475	82
6	Al	1505	319	39	Cs	139	44
7	Si	1405	302	40	Ba	649	93
8	K	193	95	41	La	1595	145
9	Ca	675	175	42	Ce	1300	130
10	Sc	1909	278	43	Pr	1790	152
11	Ti	3326	355	44	Nd	1785	150
12	V	3327	345	45	Sm	1218	121
13	Cr	3050	327	46	Eu	780	97
14	Mn	2300	276	47	Gd	1750	142
15	Fe	3735	349	48	Tb	1900	147
16	Co	3750	340	49	Dy	1810	142
17	Ni	3530	331	50	Ho	1810	141
18	Cu	2493	267	51	Er	1790	140
19	Zn	1415	198	52	Yb	750	89
20	Ga	936	156	53	Lu	2220	152
21	Ge	1230	176	54	Hf	3235	182
22	As	1879	214	55	Ta	4863	221
23	Se	150	59	56	W	6143	247
24	Rb	175	61	57	Ir	5250	223
25	Sr	647	116	58	Pt	3840	189
26	Y	1320	164	59	Au	2305	146
27	Zr	3056	247	60	Hg	833	87
28	Nb	3997	280	61	Tl	920	91
29	Mo	5020	309	62	Pb	920	90
30	Ru	4896	297	63	Bi	735	80
31	Rh	4010	266	64	Th	2306	134
32	Pd	3050	228	65	U	3950	174
33	Ag	1777	173	66	Pu	1212	95

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Применена теория размерностей к поверхностному натяжению жидких металлов и сплавов. Впервые получено функциональное соотношение для расчета поверхностного натяжения расплавов.

2. Проведен анализ опытных данных по коэффициентам поверхностного натяжения расплавов, полученных разными методами в вакууме, в среде инертных газов или собственных паров для металлов разной чистоты. Наиболее надежные данные использованы для определения масштабных коэффициентов поверхностного натяжения.

3. Получено единое уравнение для расчета поверхностного натяжения расплавов. Каждому металлу или сплаву данного состава соответствует постоянный масштабный коэффициент.

4. Установлена периодичность изменения масштабных коэффициентов и масштабных комплексов поверхностного натяжения жидких металлов в соответствии с их положением в периодическом законе Д.И. Менделеева.

5. Впервые установлена взаимосвязь поверхностного натяжения и теплового излучения жидких металлов и сплавов. Разработана методика расчета потока теплового излучения (поверхностного натяжения) по поверхностному натяжению (потоку теплового излучения) жидких металлов и сплавов.

6. Установлен характер согласованного изменения избыточных масштабных коэффициентов поверхностного натяжения и избыточной энтропии смешения сплавов.

7. Рассчитаны температуры Дебая жидких металлов и сплавов.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ

1. Валеева Э.Э. Тепловое излучение, поверхностное натяжение, коэффициенты самодиффузии и динамической вязкости жидких металлов / К.Б. Панфилович, В.В. Сагадеев, Л.В. Шмагина, Э.Э. Валеева // Тезисы к докладам международной конференции по теплофизическим свойствам веществ (жидкие металлы и сплавы). Нальчик: Изд-во КБГУ. 2000. С. 116.

2. Валеева Э.Э. Поверхностное натяжение жидких металлов и сплавов / К.Б. Панфилович, Э.Э. Валеева // Научная сессия. Аннотация сообщений. (5-9 февраля). Казань: КГТУ. 2001. С. 115.

3. Валеева Э.Э. Тепловое излучение, поверхностное натяжение и вязкость жидких металлов / К.Б. Панфилович, В.В. Сагадеев, Л.В. Шмагина, Э.Э. Валеева, В.К. Панфилович // Труды международного семинара «Теплофизические свойства веществ (жидкие металлы и сплавы)». 11-15 июня. Нальчик: Изд-во КБГУ. 2001. С. 205-214.

4. Валеева Э.Э. Поверхностное натяжение жидких металлов вблизи температуры плавления / К.Б. Панфилович, Э.Э. Валеева // Научная сессия. Аннотация сообщений. (4-7 февраля). Казань: КГТУ. 2003. С. 114.

5. Валеева Э.Э. Поверхностное натяжение сплавов щелочных металлов / К.Б. Панфилович, Э.Э. Валеева // Научная сессия. Аннотация сообщений. (4-7 февраля). Казань: КГТУ. 2003. С. 114.

6. Валеева Э.Э. Избыточная энтропия смешения и отклонение от аддитивности Теплового излучения и поверхностного натяжения жидких сплавов металлов / И.Л. Голубева, Э.Э. Валеева // Научная сессия. Аннотация сообщений. (4-7 февраля). Казань: КГТУ. 2004. С. 116.

7. Валеева Э.Э. Влияние эффектов послеплавления на поверхностное натяжение полуметаллов / К.Б. Панфилович, Э.Э. Валеева // Научная сессия. Аннотация сообщений. (4-7 февраля). Казань: КГТУ. 2005. С. 116.

8. Валеева Э.Э. Влияние полиморфных превращений на тепловое излучение и поверхностное натяжение жидких металлов / К.Б. Панфилович, В.В. Сагадеев, И.Л. Голубева, Э.Э. Валеева // Сборник тезисов докладов XV Международной конференции по химической термодинамике в России. Москва: Изд. МГУ. 2005. С. 63.

9. Валеева Э.Э. Поверхностное натяжение жидких металлов и сплавов / К.Б. Панфилович, Э.Э. Валеева // Материалы XI Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ. Т.1 - Санкт-Петербург. 2005. С. 86.

10. Валеева Э.Э. Избыточная энтропия смешения и отклонение от аддитивности Теплового излучения и поверхностного натяжения жидких бинарных сплавов / К.Б. Панфилович, И.Л. Голубева, В.В. Сагадеев, Э.Э. Валеева // Материалы XI Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ. Т.1 - Санкт-Петербург. 2005. С. 211.

11. Валеева Э.Э. Поверхностное натяжение и тепловое излучение жидких металлов / К.Б. Панфилович, Э.Э. Валеева // Сб. материалов Всероссийской научно-технической конференции «Наука-производство-технологии-экология». Т.4 - (ЭТФ). Киров: Изд-во ВятГу, 2006. С. 163-166.

12. Валеева Э.Э. Поверхностное натяжение жидких металлов / К.Б. Панфилович, Э.Э. Валеева // Вестник казанского технологического университета. 2006. - №1. С. 131-139.

13. Валеева Э.Э. Поверхностное натяжение и тепловое излучение металлических расплавов / К.Б. Панфилович, Э.Э. Валеева // Труды 2-го Международного семинара «Теплофизические свойства веществ (Жидкие металлы и сплавы, наносистемы)». Нальчик: Изд. КБГУ. 2006. С. 70-71.

Размещено на Allbest.ru

...