Статьи/ Кристаллизация ШГ в расплаве ВЧ
Кристаллизация шаровидного графита в расплаве высокопрочного чугуна
Давыдов С.В. (Брянский государственный технический университет)
Страницы: 1 | 2 |
Микрокристалл лонсдейлита как промежуточная фаза при образовании гомогенных графитных зародышей
Определяющую роль в самоорганизации структуры железоуглеродистых расплавов играют высокоуглеродистые кластеры и их распад
по механизму спиноидального расслоения на низкоуглеродистые и высокоуглеродистые зоны. С понижением температуры система
самопроизвольно структурируется на две фазы с различной структурной организацией.
К высокоуглеродистой фазе, образующейся в результате спиноидального расслоения расплава чугуна, можно применить положение
жидкокапельной углеродной модели, широко используемой при оценке процессов образования фуллереновых структур [3], что даёт
предпосылки для рассмотрения гипотезы процесса формирования зародышей графита на кристаллах кубической модификации
алмаза – лонсдейлита – как промежуточной фазе.
Лонсдейлит имеет следующие особенности [4]:
- Микрокристаллы малы (100…500)*10-9 м и являются монокристаллическими зёрнами.
- Решётки лонсдейлита обладают высокой плотностью дислокаций и концентраций дефектов упаковки на базисной плоскости, что
облегчает зарождение точек роста графита на его поверхности.
- Это метастабильная фаза, которая при уменьшении давления пара углерода менее pлонсд=8*109 Па переходит в графит.
- Лонсдейлит и графит когерентно сопрягаются, что объясняет обратимость свободной трансформации перехода графита в лонсдейлит
и наоборот.
Следовательно, центрами кристаллизации графита могут быть микрокристаллы лонсдейлита как термодинамически и
кристаллографически наиболее выгодные подложки, тензоактивные по отношению к графиту (принцип Данкова), которые образуются
на начальном этапе зародышеобразования.
Процесс образования и роста центра кристаллизации графита на основе кристалла лонсдейлита может заключаться в следующем.
При спиноидальном расслоении высокоуглеродистой флуктуации на основе фуллереновых кластеров образуются капли «жидкого» углерода,
в которых происходит полимеризационное структурообразование с образованием углеродной наночастицы. При этом вполне вероятно
формирование металлофулерита на базе железа. В процессе роста углеродной наночастицы до размеров, обеспечивающих требуемый
уровень «лапласовского» давления, происходит перестройка фуллерновых структур с образованием кристаллической решётки лонсдейлита.
Следует отметить, что превращению фуллерена (железофуллерена) в кристалл лонсдейлита в значительной степени способствует железо, как
катализатор перестройки кристаллической решётки [4]. Рост кристалла-зародыша лонсдейлита протекает с образованием на его поверхности,
являющейся каталитически активной по отношению к углероду, углеродной «шубы» или монослоёв углерода. С ростом размеров кристалла
лонсдейлита при снижении «лапласовского» давления ниже уровня pлонсд=8*109 Па [3] начинается процесс превращения
лонсдейлита в графит и его дальнейший рост уже как зародыша графита.
По второму сценарию развития в жидкокапельной модели зародыша может произойти кристаллизация жидкого углерода с образованием
аморфного графита [5] без образования микрокристалла лонсдейлита.
Рассмотренный процесс формирования кристалла лонсдейлита не противоречит термодинамике жидкого чугуна и решает две проблемы:
проблему гомогенного (квазигомогенного) зародышеобразования графита и объясняет в ряде случаев отсутствие в центре графитных
глобулей высокопрочного чугуна неметаллических включений
...>>
Здесь представлен отрывок статьи:
Давыдов С.В. Кристаллизация шаровидного графита в расплаве высокопрочного
чугуна // М.: Заготовительные производства в машиностроении, 2008, №3. – с. 3-8.
Запросить полный текст статьи в формате PDF можно по электронной почте или ICQ
Страницы: 1 | 2 |
Перейти к разделу "Статьи"
| 
