» » Влияние химического состава жидкого металла
11.01.2015

Сопоставление данных о поведении при деформации твердых металлов в различных жидких металлах показывает, что изменение прочности и пластичности происходит далеко не в каждой среде. Таким образом, действие жидких металлов избирательно. Как указывалось выше, оно определяется способностью жидкого металла снижать поверхностную энергию твердого металла, производить коррозионное разрушение поверхностного слоя и диффундировать в твердый металл. Следовательно, в конечном счете эффект зависит от характера и степени взаимодействия атомов твердого и жидкого металлов.
В работах сделана попытка найти связь между эффектом адсорбционного снижения прочности и пластичности и видом бинарной диаграммы состояния системы твердый — жидкий металлы. Было отмечено, что резкое снижение прочности происходит обычно в том случае, если диаграмма состояния принадлежит к простому эвтектическому типу, имеется узкая область растворимости жидкого металла в твердом при температуре плавления эвтектики и отсутствуют интерметаллические соединения. Изменения механических свойств не происходит, если жидкий металл образует широкую область твердых растворов в твердом металле или если они взаимодействуют с образованием интерметаллических соединений. Жидкий металл не оказывает, влияния на деформируемый твердый и в том случае, если он не растворим в твердом металле, а в жидком состоянии они не смешиваются.
Это правило, как указывают сами авторы, устанавливает наиболее вероятную тенденцию. Однако имеются исключения из этого правила. Например, М. Н. Гавзе установила резкое снижение прочности некоторых перлитных сталей в жидкой ртути при испытании на растяжение с постоянной скоростью при комнатной температуре. Известно, что ртуть нерастворима в железе и, следовательно, не должна вызывать, в соответствии с указанным правилом, адсорбционное снижение прочности стали. Коррозионное воздействие в этих опытах не могло проявиться ввиду ничтожной растворимости железа в ртути при комнатной температуре. Диффузионный же фактор не мог действовать, так как ртуть не растворяется и железе, да и температура опыта была слишком низкой для протекания диффузионных процессов с ощутимой скоростью. Таким образом, влияние ртути в этих опытах имело, по-видимому, адсорбционную природу.
Влияние химического состава жидкого металла

Одной из причин отступления от приведенного выше пришла является иная электронная структура металла на границах зерен, чем внутри их, на что указывают Е.Д. Щукин, Б.Д. Сумм и Ю.В. Горюнов.
Существенное изменение величины эффекта воздействия вызывают добавки некоторых металлов к жидкометаллической среде. Нa рис. 91 приведены результаты испытаний на разрыв растяжением монокристаллов цинка с поверхностным покрытием сплавами Pb—Sn. Жидкий свинец является неактивной средой по отношению к цинку и не вызывает снижения его прочности и пластичности. Если же к свинцу добавить олово, хотя бы в малом количестве, то механические свойства цинка резко ухудшаются. Из рис. 91 видно, что истинное сопротивление разрыву и относительное удлинение цинка при разрыве непрерывно уменьшаются при увеличении концентрации олова в свинце до 20 %. При более высокой концентрации эффект воздействия жидкого металла почти не изменяется.
Влияние химического состава жидкого металла

В табл. 43 представлены результаты опытов на растяжение с постоянной скоростью алюминиевого сплава марки 2024-ТЗ в контакте с ртутными амальгамами. Из данных таблицы следует, что не всякие добавки к ртути сказываются на эффекте ее воздействия на сплав. Так, добавки Na, Mg, и Cd не вызывают изменения прочности сплава в ртути. Почти не влияет или, возможно, несколько ослабляет действие ртути добавка к ней Sn. В противоположность этим металлам Zn и Ga даже в очень малых количествах существенно усиливают действие ртути. Почти одинаковая степень влияния амальгам с 2,4 и 8% Zn определяется, вероятно, тем, что в этом случае предел растворимости цинка в ртути перейден и амальгама состоит из двух фаз — жидкой и твердой. То же самое относится к амальгамам с 2,4 и 8% Ga, но они представляют собой две жидкости: одна раствор галлия, в ртути, другая — ртути в галлии.
Влияние химического состава жидкого металла

Описанное выше влияние добавок к жидкому металлу на эффект его воздействия на деформируемый, более тугоплавкий металл происходило в результате предварительного искусственного введения в среду примесей. Если металлические элементы, способные оказать адсорбционное влияние, входят в состав твердого сплава, то они могут переходить в жидкий металл в результате растворения. Будучи поверхностно-активными, они адсорбируются на границе твердый — жидкий металлы и вызывают снижение ее поверхностного натяжения. Следствием этого должно быть усиление адсорбционных эффектов.