INVESTIGATION OF SOME PHYSICAL AND STRUCTURAL PROPERTIES OF MELTS BY ULTRASOUNDS
Авторы
DOI:
https://doi.org/10.31489/2025N1/93-102Ключевые слова:
вязкие металлы, жидкие металлы, скорость распространения ультразвука, структурные изменения, расплавАннотация
Современным эффективным способом воздействия на расплавленный металл является ультразвуковая обработка — вид динамического воздействия на жидкий и кристаллизующийся металл. При определенных параметрах интенсивности ультразвуковой обработки, вызывающей акустическую кавитацию жидкого металла, активно протекает процесс рафинирования. Более того, мощный ультразвук позволяет в процессе модифицирования вводить в металл различные композиционные элементы и тугоплавкие сплавы, воздействуя непосредственно на кристаллическую решетку. Проведенные расчеты свойств упругих волн позволяют выявить такие особенности в поведении политерм коэффициента поглощения звука, которые с достаточной достоверностью свидетельствуют об отсутствии или наличии структурных изменений при нагревании расплава, и установить возможность реализации различных механизмов структурных изменений в одном и том же расплаве в различных температурных диапазонах. Проведенные исследования поглощения энергии упругих волн, а также скорости ультразвука позволяют выявить такие особенности в поведении политермов коэффициента поглощения звука, которые свидетельствуют об отсутствии или наличии структурных изменений при нагреве расплава. Сравнительный анализ позволяет сделать вывод об отсутствии единого механизма структурных изменений. Показана возможность реализации различных механизмов структурных изменений в одном и том же расплаве в разных температурных диапазонах.
Библиографические ссылки
Chinnam R.K., Fauteux C., Neuenschwander J., Janczak-Rusch J. (2011) Evolution of the microstructure of Sn–Ag–Cu solder joints exposed to ultrasonic waves during solidification. Acta Materialia, 59, 1474-1481. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2010.11.011
Kazhikenova S.Sh., Shaltakov S.N., Nussupbekov В. (2021) Difference melt model. Archives of Control Sciences, 31 (LXVII), 607–627. https://doi.org/10.24425/acs.2021.138694
Kazhikenova S.Sh. (2021) The unique solvability of stationary and non-stationary incompressible melt models in the case of their linearization. Archives of Control Sciences, 31(LXVII), 307-302. https://doi.org/10.24425/acs.2021. 137420
Hackett L., Miller M., Weatherred S. (2023) Non-reciprocal acoustoelectric microwave amplifiers with net gain and low noise in continuous operation. Nat Electron., 6, 76–85. https://doi.org/10.1038/s41928-022-00908-6
White D.L. (1962) Amplification of ultrasonic waves in piezoelectric semiconductors. J. Appl. Phys., 33, 2547–2554. https://doi.org/10.1063/1.1729015
Eskin D.G., Tzanakis I., Wang F., Lebon G.S.B., Subroto T., Pericleous K. (2019) Fundamental studies of ultrasonic melt processing. Ultrasonics Sonochemistry, 52, 455-467. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2018.12.028
García-Colín L.S., De La Selva S.M.T. (1973) The Stokes-Kirchhoff relation in chemically reacting fluids. Chemical Physics Letters, 23 (4), 611-613. https://doi.org/10.1016/0009-2614(73)89041-4
Shekaari H., Golmohammadi B. (2021) Ultrasound-assisted of alkali chloride separation using bulk ionic liquid membrane. Ultrasonics Sonochemistry, 74, 105549. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2021.105549
Liu Y., Yu W., Liu Y. (2019) Effect of ultrasound on dissolution of Al in Sn. Ultrasonics Sonochemistry, 50, 67-73. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2018.08.029
Zheng Y., Tan X.Yi, Xiaojuan W., Cheng X., Liu Zh., Yan Q. (2020) Thermal stability and mechanical response of - based materials for thermoelectric applications. ACS Applied energy materials, 3 (3), 2078-2089. https://doi.org/10.1021/acsaem.9b02093
Chiba A., Ohmasa Y., Yao M.. (2013) Vibrational, single-particle-like, and diffusive dynamics in liquid Se, Te, and . J. Chem. Phys., 119, 9047 – 9062. https://doi.org/10.1063/1.1615234
Inui M., Kajihara Y., Tsuchiya Y. (2020) Peculiar temperature dependence of dynamical sound speed in liquid by inelastic x-ray scattering. Journal of Physics Condensed Matter., 21, 214003. https://doi.org/10.1088/1361-648X/ab6d8e
Pak Yu., Pak D., Kazhikenova S.Sh., Shaikhova G.S., Abayeva N.F., Imanbayeva S.B. RK Patent No 35901(14 October 2022)
Bitong Wang, Douglas H. Kelley. (2021) Microscale mechanisms of ultrasound velocity measurement in metal melts. Flow Measurement and Instrumentation, 81, 102010. https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2021.102010
Cramer A., Zhang C., Eckert S. (2024) Local flow structures in liquid metals measured by ultrasonic Doppler velocimetry. Flow Measurement and Instrumentation, 15, 145-153. https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2003.12.006
Syla N., Ahmeti H., Aliaj F., Dalipi B. (2024) The determination of some sizes and physical characteristics of metals by ultrasound. International Journal of Computational and Experimental Science and Engineering, 10 https://doi.org/10.22399/ijcesen.315
Kazhikenova S.Sh., Shaltakov S.N., Belomestny D., Shaihova G.S. (2020) Finite difference method implementation for Numerical integration hydrodynamic equations melts. Eurasian Physical Technical Journal, 17, 1(33). https://doi.org/10.31489/2020NO1/145-150
Greenberg Y., Yahel E., Ganor M., Hevronib R., Koroverb I., Dariela M., Makov G. (2008) High precision measurements of the temperature dependence of the sound velocity in selected liquid metals. Journal of Non-Crystalline 354(34), 4094-4100. https://doi.org/10.1016/j.jnoncryso1.2008.05.038
Gauthier M., Lheureux D., Decremps F., Polian A. (2003) High-pressure ultrasonic setup using the Paris–Edinburgh press: Elastic properties of single crystalline germanium up to 6 GPa. The Review of scientific instruments, 74(8), 3712-3716. https://doi.org/10.1063/1.1593791
Kozhevnikov V., Payne W.B., Olson J., Allen A., Taylor P.C. (2004) Sound velocity in liquid and glassy selenium. Journal of Non-Crystalline Solids, 353(32), 3254-3259. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2007.05.062
Knyazev G.A., Voloshinov V.B. (2008) Diffraction of IR radiation by ultrasound in tellurium single crystals. Bulletin of the Russian Academy of Sciences Physics, 72(12), 1643-1647. https://doi.org/10.3103/S1062873808120149
Kuleyev I.G., Kuleyev I.I., Arapova Yu I. (2007) Transverse ultrasound absorption in cubic crystals with positive and negative anisotropies of second-order elasticity moduli. Journal of Physics, 19(40), 406216. https://doi.org/10.1088/0953-8984/19/40/406216
