Homogenisointi (metallurgia)

Homogenisointi - ylimääräisten faasien liukeneminen, lejeeringin kemiallisen koostumuksen kohdistaminen.

Termodynamiikka

G=H-TS

Homogenisaatiossa tärkein liikkeellepaneva voima on entropian kasvu . Entalpian lasku johtuu siitä, että ylimääräiset faasit, joilla on lisääntynyt energia, liukenevat.

Kinetiikka

Päämekanismi on diffuusio , vastaavasti diffuusiovuo on verrannollinen pitoisuusgradienttiin :

J\sim {\frac {\Delta c}{dx}}=grad(c)

jossa J on diffuusiovuo ja c on epäpuhtauspitoisuus. Mitä suurempi konsentraatiogradientti, sitä nopeammin homogenointi tapahtuu. Kaikki merkittävät muutokset tapahtuvat 1-2 tunnin sisällä. Diffuusionopeus riippuu diffuusiokertoimesta :

{\displaystyle D=D_{0}\exp {\Bigl (}{\frac {-Q}{RT}}{\Bigr )))

Tapoja nopeuttaa prosessia:

Nosta lämpötilaa - ei hyvä, liiallinen jyvien kasvu, ylipalamisen vaara .
D 0 (itsediffuusiokerroin) ja Q (diffuusioaktivaatioenergia) ovat materiaalin ominaisuuksia, joita ei voida ohjata.

Toinen keino: homogenointi eri alkuaineiksi vaatii eri aikoja. Mitä pienempi D 0 ja enemmän Q alkiolla, sitä enemmän aikaa kestää homogenisoituminen. Rautaan verrattuna hiilessä on Q 2 kertaa vähemmän ja D 0 on 4 suuruusluokkaa suurempi. Suurimmalla osalla seosaineita on D 0 vähemmän ja Q - enemmän. Hiilen diffuusionopeus on 5 suuruusluokkaa suurempi kuin metalliatomien diffuusionopeus, minkä seurauksena teräs homogenoituu hiilessä 1-2 sekunnissa jäähtyessään. Eli 2 seurausta:

Hiiliteräkset eivät homogenisoidu.
Seostetut teräkset homogenoidaan atomeiksi, jotka on liuenneet substituutiotyypin mukaan ( kromi , nikkeli , molybdeeni , volframi , titaani ).

Mekanismi

Kemiallisen koostumuksen kohdistus liuoksen sisällä tapahtuu hiladiffuusiosta johtuen.
Kiinteän liuoksen ja toisen faasin rajalla olevan seosaineen pitoisuuksien eroista johtuen toinen faasi liukenee ja seosalkuaine virtaa ulos kiinteään liuokseen pitoisuusgradienttia pitkin aina liuoksen täydelliseen liukenemiseen asti. toinen vaihe.
Huokoset muodostuvat homogenisoinnin aikana tyhjien levyjen romahtamisen ja sitä seuraavan kasvun seurauksena.
Jyvät kasvavat kollektiivisen uudelleenkiteytysmekanismin avulla .
Toinen homogenointimekanismin muunnelma on kemiallisen koostumuksen kohdistaminen liuoksen sisällä SPD:n ( vakavan plastisen muodonmuutoksen ) seurauksena, esimerkiksi tasakanavaisen kulmapuristuksen aikana .