Итак, имеющийся к настоящему времени экспериментальный материал о свойствах и строении металлических жидкостей, особенно многокомпонентных, свидетельствует в пользу гипотезы об их сложном микронеоднородном строении. Несмотря на противоречивость мнений по вопросам состава, строения, размеров и времени существования отдельных сиботаксисов, можно принять, что общие ее положения достаточно обоснованы и должны учитываться при обсуждении атомно-молекулярного механизма явлений в металлических расплавах и процессов, протекающих с их участием.
При исследовании жидких металлических сплавов как промышленных, так и приготовленных в прецизионных лабораторных условиях, обнаруживаются в ряде случаев следующие явления.
1. Зависимость свойств расплавленного образца от его предыстории. Например, у образцов практически одинакового химического состава, в том числе по содержанию газов и неметаллических включений, свойства оказываются различными в зависимости от использованных исходных материалов (состав и пропорции компонентов шихты) и от условий их сплавления.
2. Нестабильность во времени значений свойств и структуры ближнего порядка некоторых образцов жидких металлов и сплавов. Замечено, что в течение изотермической выдержки образцов одинакового химического состава значения их свойств, изменяясь, приближаются к одной и той же величине, т. е. стабилизируются. При не слишком больших перегревах над температурой ликвидуса требуемая для стабилизации свойств расплавов заданного состава выдержка может во много раз превышать обычное в практике время выплавки сплава. В большинстве случаев свойства и структура вблизи температуры ликвидуса изменяются настолько слабо, что стабилизация оказывается практически невозможной. Вместе с тем специальное воздействие на такие расплавы, например, тепловое (выдержка при высокой температуре) или механическое (интенсивное перемешивание) вызывает сравнительно быстрое изменение и стабилизацию их свойств.
3. Несовпадение значений, полученных при измерениях в ходе нагрева образца до 1700-1900°С, а затем при последующем его охлаждении. Вторичный цикл измерений (нагрев - охлаждение) характеризуется обычно совпадением результатов с обратной ветвью первоначальной зависимости. Это так называемое ветвление политерм, или гистерезис свойств. Наблюдаются самые разнообразные формы гистерезиса. В случае сталей при измерении вязкости и электросопротивления значения этих свойств при охлаждении оказываются, как правило, выше, чем при предыдущем нагреве. Величины плотности, полученные при охлаждении, могут быть либо выше, либо ниже первоначальных при нагреве.
Тщательный анализ и контрольные опыты показывают, что перечисленные явления не могут быть отнесены к погрешностям экспериментов, в частности связанным с возможным взаимодействием расплава с тиглем.
В качестве возможных причин упомянутых явлений могут быть прежде всего названы две.
1. Различное содержание в исследуемых образцах и изменение его в ходе опыта таких обычно неконтролируемых примесей, как мышьяк, висмут, теллур и т. п.
2. Неравновесность микроскопического состояния расплавов, связанная с определенной продолжительностью перестройки в них ближнего порядка при сплавлении компонентов и изменении температуры.
Более вероятной представляется вторая причина, настоящее время по меньшей мере нет оснований для исключения ее из обсуждения материалов о нестабильности свойств расплавов.
К сожалению, зачастую не учитывается, что все возможные состояния газов, жидкостей и твердых тел делятся на два больших класса: равновесные и неравновесные. Несмотря на важную роль равновесных состояний, они все же являются особым случаем, и во многих реальных задачах, представляющих огромный физический и прикладной интерес, приходится иметь дело с системами, не сходящимися в равновесии. Состояние системы при термодинамическом равновесии с макроскопической точки зрения, т. е. с точки зрения его внешних видимых свойств, можно полностью описать, указывая значения температуры, объема и давления. Микроскопическое описание любого состояния системы - равновесного или неравновесного - предусматривает указание положения и скоростей всех составляющих ее частиц. При заданных внешних параметрах равновесное состояние является самым неупорядоченным и поэтому наиболее вероятным макроскопическим состоянием.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.