АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ПАРАМЕТРОВ ДИФФУЗИИ НА ХАРАКТЕР РОСТА СЛОЕВ В ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ МНОГОФАЗНОЙ СИСТЕМЕ

Аннотация

Целью статьи является разработка феноменологической математической модели формирования и роста фаз в части влияния температурной зависимости параметров диффузии на характер роста слоев в двухкомпонентной многофазной системе. Темой исследования является анализ влияния температурной зависимости параметров диффузии на изменение характера роста слоев в двухкомпонентных многофазных системах. Предложено решение задачи использования температурного режима процесса диффузии при разработке технологических процессов сварки, пайки, нанесении покрытий и других, при которых в диффузионной зоне образуются интерметаллические слои, карбиды, нитриды, субоксиды, фосфиды и т. п. с заданными и контролируемыми эксплуатационными характеристиками получаемых новых материалов, их соединений, покрытий и пр. Результаты решения задачи позволяют по известным параметрам температурного режима процесса диффузии, полученным при исследовании двухкомпонентной многофазной системы, целенаправленно контролировать динамику роста, состав образующихся в процессе диффузии слоев, и их выходные параметры в данной системе для получения новых материалов с заданными свойствами.

REFERENCES

1. Molokhina L. A., Rogalin V. E., Kaplunov I. A., Filin S. A. Mathematical model for the growth of phases in binary multiphase systems upon isothermic annealing. Russian Journal of Physical Chemistry A, 2017, v. 91(9), pp. 1635-1641. https://doi.org/10.7868/S0044453717090242
2. Molokhina L. A., Rogalin V. E., Kaplunov I. A., Filin S. A. Dependence of growth of the phases of multiphase binary systems on the diffusion parameters. Russian Journal of Physical Chemistry A, 2017, v. 91(12), pp. 2302–2309. https://doi.org/10.7868/S00444537171202143
3. Larikov L. N., Ryabov V. R., Fal’chenko V. M. Diffuzionnye processy v tverdoj faze pri svarke [Diffusive processes in a fi rm phase when welding]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1975, 192 p. (in Russ.)
4. Roslyakova L. I., Roslyakov I. N. Diffuzionnye i kineticheskie protsessy na poverkhnosti stali pri tsementatsii [Diffusion and kinetic processes on the surface of steel during carburizing]. Uprochnyayuschie tehnologii i pokrytiya, 2014(112), p. 32. (in Russ.)
5. Robinson W. M., Bever M. B. Metallurgical Transactions, 1967, 239, p. 1015.
6. Petrunin I. E., Markova I. Yu., Ekatova A. S. Metallovedenie pajki [Metallurgy Soldering]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1976, 264 p. (in Russ.)
7. Ivanov S. G., Gur’ev M. A., Gur’ev A. M. Calculation of diffusion coeffi cient of simultaneous complex steel borating process. Aktual’nye problemy v mashinostroenii, 2015(2), pp. 416-420. (in Russ.)
8. Gurov K. P., Kartashkin B. A., Ugaste Yu. E. Vzaimnaya diffuziya v mnogofaznyh metallicheskih sistemah [Mutual diffusion in multiphase metal systems]. Moscow, Nauka Publ., 1981, 350 p. (in Russ.)
9. van Loo F. J. J., Rieck G. Diffusion in the Ti–Al system. Interdiffusion between solid Al and Fe or Ti–Al alloys. Acta Metallyrg., 1973, v. 21, pp. 61–71. https://doi.org/10.1016/0001-6160(73)90220-4
10. Borisov V. I., Borisov T. V. Effect of interfacial reaction rate on diffusion layer growth kinetics. Fizika metallov i metallovedeniya, 1976, v. 42, p. 496. (in Russ.)
11. Ganseen M., Rieck G. Effect of interfacial reaction rate on diffusion layer growth kinetics. Trans. Met. Soc. of AJME. 1967, v. 239, p. 1372.
12. Bastin G.D., Rieck G. Diffusion in the Ti–Ni system. Occurrence and growth of the various intermetallic compounds. Met. Trans. Soc. 1974, v. 5, p. 1817. https://doi.org/10.1007/bf02644146
13. Clark E. J. Vacuum diffusion joining of titanium. Welding Journel., 1959, v. 38, p. 251.
14. Lashko N. F., Lashko S. V. Pajka metallov [Soldering of metals]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1988, 376 p. (in Russ.)
15. Neverov V. I. Issledovanie kinetiki diffuzionnogo rosta faz v binarnyh sistemah so slozhnoj diagrammoj sostoyaniya, primenyaemyh v novoj tehnike [The study of the kinetics of diffusion phase growth in binary systems with a complex state diagram used in the new technique]. Cand. phys. and math. sci. diss. Sverdlovsk, 1981, 192 p. (in Russ.)
16. Bugakov V. Z. Diffuziya v metallah i splavah [Diffusion in metals and alloys]. Leningrad, Gostehizdat Publ., 1949, 206 p. (in Russ.)
17. Gryzunov V. I., Sokolovskaya E. M., Ajtbaev B. K. O kontsentratsionnoy i temperaturnoy zavisimosti koeffi tsientov diffuzii [On the concentration and temperature dependence of diffusion coeffi cients]. Izv. AN KazSSR. Seriya himicheskaya, 1983(6), pp. 19–26. (in Russ.)
18. Ajtbaev B. K., Gryzunov V. I., Sokolovskaya E. M. Issledovanie vzaimnoy diffuzii v sisteme titan – tsirkoniy [Study of mutual diffusion in titanium-zirconium system]. Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 2, Himiya [Moscow University Chemistry Bulletin], 1993, v. 34(2), pp. 179–180. (in Russ.)
19. Gurevich L. M., Trykov Yu. P., Arisova V. N., Kiselev O. S., Kondrat’ev A. Yu., Metelkin V. V. Struktura i svoystva sloistykh titano-alyuminievykh kompozitov, uprochnennykh chastitsami intermetallidov [Structure and properties of layered titanium-aluminum composites reinforced with intermetallide particles]. Izvestiya VolGTU, Seriya «Problemy materialovedeniya svarki i prochnosti v mashinostroenii», 2009(59), pp. 5–10. (in Russ.)
20. Shmorgun V. G., Trykov Yu. P., Slautin O. V., Bogdanov A. I, Bityuckih A. E. Struktura i svoystva sloistykh titano-alyuminievykh kompozitov, uprochnennykh chastitsami intermetallidov {Effect of thermal and force effects on diffusion layer growth kinetics in nickel-aluminum composite]. Izvestiya VolGTU, Seriya «Problemy materialovedeniya svarki i prochnosti v mashinostroenii», 2009(59), pp. 35–39. (in Russ.)
21. Chernyshev A. P., Ovchinnikov V. V. Opredelenie inkubatsionnogo perioda strukturnykh i fazovykh prevrashcheniy v stali [Determination of incubation period of structural and phase transformations in steel] Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya,1998(2), pp. 48–49. (in Russ.)
22. Treheus G., Guiraldeng P. Infi uence des paliers de reaction isotherme sur la croissance par diffusione des composes d’un diagramme d’equilibre benaire. Compt. Rend. Acad. Sci. B, 1972, v. 275, p. 105.
23. Shmogun V. G., Trykov Yu. P., Slautin O. V., Metelkin V. V., Bogdanov A. I. Kinetika diffuzionnykh protsessov v nikel’-alyuminievoy kompozitsii [Kinetics of diffusion processes in nickel-aluminum composi-tion]. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funkcional’nye pokrytiya, 2008(4), pp. 24–28. (in Russ.)
24. Mazanko V. F., Prokopenko G. I., Shterenberg A. M., Gercriken D. S., Mironova T. V. Osobennosti fazoobrazovaniya v zheleze i stali v usloviyakh ul’trazvukovoy udarnoy obrabotki [Features of phase formation in iron and steel under conditions of ultrasonic impact treatment]. Fizika i himiya obrabotki materialov, 2006(2), pp. 73–82. (in Russ.)
25. Kulemin A. V., Mickevich A. M. Diffuziya v sisteme Cu–Zn pri deystvii znakoperemennykh napryazheniy [Diffusion in Cu - Zn system under alternating voltages]. Metallofi zika novejshie tehnologii, 2007(3), pp. 305–315. (in Russ.)
26. Krutilin A. N., Kuharchuk M. N., Sycheva O. A. Review of the methods of intensifi cation of diffused processes of oxides deoxidation // Lit’e i metallurgiya, 2011(60), pp. 45–49. (in Russ.)
27. Glensk A., Grabowski B., Hickel T., Neugebauer J. Breakdown of the arrhenius law in describing vacancy formation energies: the importance of local anharmonicity revealed by ab initio thermodynamics. Physical Review X, 2014, v. 4(1), p. 011018. https://doi.org/10.1103/physrevx.4.011018