Registration Number
0826U002818, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
28-07-2026
popup.evolution
o
Title
Influence of Elastic Vibrations and Thermo-Temporal Treatment on Crystallization Processes in Metallic Systems
Author
Oleh V. Chystiakov,
popup.head Abdy S. Nuradynov
popup.opponent Igor V. Protokovilov
popup.opponent Rostyslav V. Liutyi
popup.review Adel H. Prigunova
popup.review Svyatoslav V. Gnyloskurenko
popup.rada
Physico-technological Institute of Metals and Alloys of National Academy of Sciences of Ukraine
Description
Дисертаційну роботу присвячено встановленню закономірностей впливу термочасової обробки та пружних коливань на процеси кристалізації і структуроутворення в металевих системах. Актуальність роботи зумовлена потребою сучасної металургії у науково обґрунтованих методах керування первинною кристалічною структурою литих заготовок, оскільки саме вона значною мірою визначає рівень механічних властивостей, однорідність і експлуатаційну надійність металопродукції.
Метою дослідження є встановлення механізмів впливу термочасової обробки і пружних коливань на зародження та ріст кристалів у металевих розплавах. Об’єктом дослідження є процеси кристалізації та структуроутворення литих заготовок з модельних і металевих сплавів, предметом — закономірності впливу термочасових і термосилових дій на зародкоутворення та зростання кристалів. У роботі використано методи фізичного моделювання на прозорих органічних середовищах і низькотемпературних металевих сплавах, металографічний та диференціально-термічний аналіз, механічні випробування, статистичну й комп’ютерну обробку результатів. Модельними матеріалами були сплави Вуда і Розе, парафін, салол, дифеніламін і камфен; адекватність отриманих закономірностей перевірено на реальних металевих сплавах під час формування зливків і безперервнолитих заготовок.
Установлено, що вплив температури перегріву на переохолодження розплавів перед кристалізацією визначається станом обмежено розчинних домішок, які можуть бути носіями активних центрів кристалізації. Показано, що регулювання температурно-часових параметрів перегріву дає змогу керувати активністю адсорбованих центрів кристалізації та, відповідно, формуванням первинної структури литих заготовок. Доведено, що навіть у мікрооб’ємах розплаву 50–200 мкм зародження кристалів переважно має гетерогенний характер, а для середовищ підвищеної чистоти можливе спостереження гомогенного зародження, яке відбувається за значно більшого переохолодження.
Встановлено вплив форми та об’єму зразків на дисперсність кристалічної структури. Для тонких заготовок визначальними є процеси зародження на міжфазній межі «розплав — тверда підкладка», тоді як для заготовок великого перерізу істотну роль відіграють масштабні фактори, пов’язані з тепло- і масообміном, флуктуаціями температури, густини та концентрації. Показано, що пружні коливання, зокрема вібрація й ультразвук, зменшують переохолодження розплавів перед кристалізацією та підвищують швидкість зародкоутворення. Спростовано припущення про визначальну роль зниження в’язкості розплавів і виключну роль кавітаційних тисків як основних механізмів такого впливу. Обґрунтовано, що дія пружних коливань полягає у створенні додаткових джерел росту на поверхнях адсорбованих зародків унаслідок механічного тертя твердих підкладок, їх взаємодії зі стінками ливарної форми та кавітаційної ерозії.
Експериментально підтверджено можливість керування структурою і властивостями зливків та безперервнолитих заготовок за допомогою низькочастотної вібрації. Встановлено, що вібраційний вплив руйнує частину стовпчастих кристалів на поверхнях тепловідведення, сприяє розподілу їхніх уламків у розплаві, збільшує кількість центрів кристалізації та інтенсифікує тепловідведення. У результаті товщина зон стовпчастих кристалів зменшується у 2–4 рази, дисперсність зерна підвищується у 5–15 разів, показники міцності металу зростають на 54–62 %, пластичності — на 25–35 %, а залишкові напруження знижуються на 30–59 %. Практичне значення роботи полягає у розробленні науково обґрунтованих підходів і рекомендацій щодо застосування термочасової обробки та пружних коливань для отримання литих металевих заготовок із прогнозованою структурою, підвищеними фізико-механічними властивостями та зниженою структурною неоднорідністю.
Ключові слова: металеві сплави, розплав, зародкоутворення, кристалізація, термочасова обробка, пружні коливання, вібрація, переохолодження, зливки, безперервнолиті заготовки, структура, властивості.
Registration Date
2026-06-24
popup.nrat_date
2026-06-24 / 2026-08-25
