Реєстраційний номер
0826U002818, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
28-07-2026
Статус
Наказ про видачу диплома
Назва роботи
Вплив пружних коливань і термочасової обробки на процес кристалізації в металевих системах
Здобувач
Чистяков Олег Валерійович,
Керівник Нурадинов Абди Сайдахматович
Опонент Протоковілов Ігор Вікторович
Опонент Лютий Ростислав Володимирович
Рецензент Пригунова Адель Георгіївна
Рецензент Гнилоскуренко Святослав Віталійович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів Національної академії наук України
Опис
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.
Дата реєстрації
2026-06-24
Додано/оновлено в НРАТ
2026-06-24 / 2026-08-25
