Теоретическое и экспериментальное исследование влияния электропереноса на взаимную диффузию и кинетику перемещения межфазных границ при контактном плавлении в бинарных системах (промежуточный отчет)

В рамках выполнения проекта были рассмотрены теоретические основы процесса электропереноса (ЭП) в расплавах, растущих при контактном плавлении (КП) двойных металлических систем. Установлено, что электроперенос вносит дополнительный вклад в величину скорости макроскопического течения (определенного по смещению инертных меток), обусловленного неравенством парциальных коэффициентов диффузии компонентов расплава D_i. Это новое слагаемое зависит так же от соотношения парциальных объемов компонентов. Было получено решение уравнения диффузии для жидкой прослойки, растущей в процессе диффузионного плавления, при наличии в системе электропереноса. В процессе решения диффузионного уравнения была применена более сложная подстановка, чем известное соотношение Смолуховского. Был показано, что кривые распределения концентрации и их градиенты для двух режимов рассматриваемого процесса (ускоряющего и замедляющего) будут иметь довольно различный вид. В исследованиях приведены результаты влияния примесей индия, содержащегося в олове, и электропереноса на кинетику и структурообразование в контактных прослойках в системе (Sn+3%In)-Bi. Анализ фазообразования в структуре переходных зон впервые осуществлен с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектрометрии. Показано, что химическое состояние компонентов сохраняется в любой точке контактной зоны и строго соответствует металлическому состоянию контактируемых металлов. Установлено, что примесь индия и ток, протекающий в процессе КП, влияют как на кинетику процесса, так и на структурообразование в жидкой контактной прослойке, что обнаруживается на концентрационном распределении. Показано, что примесь индия в олове влияет на кинетику процесса КП в данной системе, замедляет по сравнению с бестоковым вариантом опыта, несмотря на то что химическое состояние компонентов сохраняется в любой точке контактной зоны и строго соответствует металлическому состоянию контактируемых металлов. Также, показано, что методом рентгеноспектрального анализа установлено, что фазовому переходу кристалл-расплав предшествует предварительное растворение атомов компонентов друг в друге, что ведет к образованию твердых растворов. Фотоэлектронный спектры высокого разрешения In3d, Sn3d и Zn2p показал, что положение максимумов для линий на диаграммах соответствует чистым металлам индия, олова и цинка соответственно, отсутствию химвзаимодействия между их атомами. Исследование контактных прослоек вышеуказанных систем методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) показало, что при данных условиях проведения эксперимента и концентрации стронция в цинке, отсутствуют предпосылки к образованию химсоединений, что объясняется малой примесью стронция, хотя согласно диаграммы состояния стронций с индием, оловом и цинком образует значительное количество химсоединений.