limЛитье и металлургияLitiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY)1683-60652414-0406BNTU10.21122/1683-6065-2022-1-19-24lim-3411Research ArticleЛитейное производствоFoundryСовременное состояние теории кристаллизации металлических расплавовCurrent state of metal melt crystallization theory. Foundry production and metallurgyМаруковичЕ. И.MarukovichE. I.

г. Могилев, Беларусь, ул. Бялыницкого-Бирули, 11

СтеценкоВ. Ю.StetsenkoV. Yu.

г. Могилев, ул. Бялыницкого-Бирули, 11

stetsenko.52@bk.ruСтеценкоА. В.StetsenkoA. V.

г. Могилев, пр. Мира, 43

Mogilev, Belarus, 43, Mira ave.

Институт технологии металлов НАН БеларусиБеларусьInstitute of Technology of Metals of National Academy of Sciences of BelarusBelarusБелорусско-Российский университетБеларусьInstitute of Technology of Metals of National Academy of Sciences of BelarusBelarus202209032022011924Copyright © Марукович Е.И., Стеценко В.Ю., Стеценко А.В., 20222022Марукович Е.И., Стеценко В.Ю., Стеценко А.В.Marukovich E.I., Stetsenko V.Y., Stetsenko A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://lim.bntu.by/jour/article/view/3411

Исследована классическая теория кристаллизации металлических расплавов. Показано, что она не соответствует второму закону термодинамики. На основании термодинамического анализа установлено, что классическая теория кристаллизации металлических расплавов очень проблематична. Для решения теоретических проблем необходимо считать, что кристаллизация металлических расплавов является в основном равновесным процессом, в котором основную роль играют нанокристаллы.

The classical theory of crystallization of metal melts has been investigated. It is shown that it does not correspond to the second law of thermodynamics. Based on thermodynamic analysis, it was found that the classical theory of crystallization of metal melts is very problematic. To solve theoretical problems, it must be considered that the crystallization of metal melts is mainly an equilibrium process in which nanocrystals play a major role.

металлический расплавкристаллизацияэнергия Гиббсатермодинамикананокристаллыкластерыкристаллыцентры кристаллизацииmetal meltcrystallizationGibbs energythermodynamicsnanocrystalsclusterscrystalscrystallization centersReferencesTamman G. Kristallizieren and Schmelzen. Leipzig, 1903. 188 p.Tamman G. Kristallizieren and Schmelzen. Leipzig, 1903, 188 p.Данилов В. И. Строение и кристаллизация жидкостей. Киев: АН УССР, 1956. 566 с.Danilov V. I. Stroenie i kristallizaciya zhidkostej [Structure and crystallization of liquids]. Kiev, AN USSR Publ., 1956. 566 p.Френкель Я. И. Кинетическая теория жидкостей. М.: АН СССР, 1945. 490 с.Frenkel’ Yа. I. Kineticheskaya teoriya zhidkostej [Kinetic theory of liquids]. Moscow, AN SSSR Publ., 1945. 490 p.Уманский Я. С., Финкельштейн Б. Н., Блантер М. Е. и др. Физические основы металловедения. М.: Металлургиздат, 1955. 721 с.Umanskij Yа. S., Finkel’shtejn B. N., Blanter M. E. i dr. Fizicheskie osnovy metallovedeniya [Physical bases of metal science]. Moscow, Metallurgizdat Publ., 1955. 721 p.Штейнберг С. С. Металловедение. М: Металлургиздат, 1961. 598 с.Shtejnberg S. S. Metallovedenie [Metallurgical Science]. Moscow, Metallurgizdat Publ., 1961. 598 p.Бунин К. П., Баранов А. А. Металлография. М.: Металлургия, 1970. 254 с.Bunin K. P., Baranov A.A. Metallografiya [Metallography]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1970. 254 p.Баландин Г. Ф. Формирование кристаллического строения отливок. Кристаллизация в литейной форме. М.: Машиностроение, 1973. 288 с.Balandin G. F. Formirovanie kristallicheskogo stroeniya otlivok. Kristallizaciya v litejnoj forme [Formation of crystal structure of castings. Crystallization in Mold]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1973. 288 p.Гуляев Б. Б. Теория литейных процессов. Л.: Машиностроение, 1976. 216 с.Gulyaev B. B. Teoriya litejnyh processov [Theory of Casting Processes]. Leningrad, Mashinostroenie Publ., 1976. 216 p.Куманин И. Б. Вопросы теории литейных процессов. Формирование отливок в процессе затвердевания и охлаждения сплава. М.: Машиностроение, 1976. 216 с.Kumanin I. B. Voprosy teorii litejnyh processov. Formirovanie otlivok v processe zatverdevaniya i ohlazhdeniya splava [Questions of the theory of casting processes. Formation of castings during solidification and cooling of alloy]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1976. 216 p.Гуляев А. П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. 544 с.Gulyaev A. P. Metallovedenie [Metallurgical Science]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1986. 544 p.Лившиц Б. Г. Металлография. М.: Металлургия, 1990. 236 с.Livshic B. G. Metallografiya [Metallography]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1990. 236 p.Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990. 528 с.Lahtin Yu. M., Leont’eva V. P. Materialovedenie [Materials Science]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1990. 528 p.Мозберг Р. К. Материаловедение. М.: Высш. шк., 1991. 448 с.Mozberg R. K. Materialovedenie [Materials Science]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1991. 448 p.Фетисов Г. П., Карпман М. Г., Матюнин В. М. и др. Материаловедение и технология металлов. М.: Высш. шк., 2005. 862 с.Fetisov G. P., Karpman M. G., Matyunin V. M. i dr. Materialovedenie i tekhnologiya metallov [Materials science and technology of metals]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 2005. 862 p.Новиков И. И., Золоторевский В. С., Портной В. К. и др. Материаловедение / Под. ред В. С. Золоторевского. М.: Издательский Дом МИСиС, 2009. 496 с.Novikov I. I., Zolotorevskij V. S., Portnoj V. K. i dr. Materialovedenie [Materials Science]. Pod. red V. S. Zolotorevskogo. Moscow, Izdatel’skij Dom MISiS Publ., 2009. 496 p.Солнцев Ю. П., Пряхин Е. И. Материаловедение / Под. ред. Ю. П. Солнцева. СПб: ХИМИЗДАТ, 2017. 784 с.Solncev Yu. P., Pryahin E. I. Materialovedenie [Materials Science]. Pod. red. YU.P. Solnceva. Saint Petersburg, Himizdat Publ., 2017. 784 p.Ершов Г. С., Бычков Ю. Б. Высокопрочные алюминиевые сплавы из вторичного сырья. М.: Металлургия, 1979. 192 с.Ershov G. S., Bychkov Yu. B. Vysokoprochnye alyuminievye splavy iz vtorichnogo syr’ya [High‑strength aluminum alloys from secondary raw materials]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1979. 192 p.Бродова И. Г., Попель П. С., Барбин Н. М. и др. Исходные расплавы как основа формирования структуры и свойств алюминиевых сплавов. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. 369 с.Brodova I. G., Popel’ P. S., Barbin N. M. i dr. Iskhodnye rasplavy kak osnova formirovaniya struktury i svojstv alyuminievyh splavov [Initial melts as basis for formation of structure and properties of aluminium alloys]. Ekaterinburg, UrO RAN Publ., 2005. 369 p.Жуховицкий А. А., Шварцман Л. А. Физическая химия. М.: Металлургия, 1968. 520 с.Zhuhovickij A.A., Shvarcman L.A. Fizicheskaya himiya [Physical Chemistry]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1968. 520 p.Марукович Е. И., Стеценко В. Ю. Термодинамические основы кристаллизации металлов // Литье и металлургия. 2020. № 2. С. 8–11.Marukovich E. I., Stetsenko V. Yu. Termodinamicheskie osnovy kristallizacii metallov [Thermodynamic foundations of metal crystallization]. Lit’e i metallurgiya = Foundry production and metallurgy, 2020, no. 2, pp. 8–11.Марукович Е. И., Стеценко В. Ю. Модифицирование сплавов. Минск: Беларуская навука, 2009. 192 с.Marukovich E. I., Stetsenko V.Yu. Modificirovanie splavov [Alloy modification]. Minsk, Belaruskaya Navuka Publ., 2009. 192 p.Марукович Е. И., Стеценко В. Ю. Научная проблема модифицирования первичных кристаллов α‑фазы отливок из силумина. Пути решения // Литье и металлургия. 2019. № 2. С. 28–31.Marukovich E. I., Stetsenko V. Yu. Nauchnaya problema modificirovaniya pervichnyh kristallov α‑fazy otlivok iz silumina. Puti resheniya [The scientific problem of modifying the primary crystals of the α‑phase of silumin castings. Solution Paths]. Lit’e i metallurgiya = Foundry production and metallurgy, 2019, no. 2, pp. 28–31.Гаврилин И. В. Плавление и кристаллизация металлов и сплавов. Владимир: Владим. гос. ун‑т, 2000. 260 с.Gavrilin I. V. Plavlenie i kristallizaciya metallov i splavov [Melting and crystallization of metals and alloys]. Vladimir, Vladim. gos. un‑t Publ., 2000, 260 p.Марукович Е. И., Стеценко В. Ю., Стеценко А. В. Термодинамика твердых и жидких металлов // Металлургия машиностроения. 2021. № 6. С. 31–33.Marukovich E. I., Stetsenko V. Yu., Stetsenko A. V. Termodinamika tverdyh i zhidkih metallov [Thermodynamics of solid and liquid metals]. Metallurgiya mashinostroeniya = Metallurgy of Machinery Building, 2021, no. 6, pp. 31–33.Марукович Е. И., Стеценко В. Ю., Стеценко А. В. Термодинамика твердого и жидкого алюминия // Литье и металлургия. 2021. № 3. С. 74–77.Marukovich E. I., Stetsenko V. Yu., Stecenko A. V. Termodinamika tverdogo i zhidkogo alyuminiya [Thermodynamics of solid and liquid aluminium]. Lit’e i metallurgiya = Foundry production and metallurgy, 2021, no. 3, pp. 74–77.Марукович Е. И., Стеценко В. Ю. Структура металлического расплава // Литье и металлургия. 2020. № 1. С. 18–20.Marukovich E. I., Stetsenko V. Yu. Struktura metallicheskogo rasplava [Metal melt structure]. Lit’e i metallurgiya = Foundry production and metallurgy, 2020, no. 1, pp. 18–20.Dahlborg U., Besser M., Calvo–Dahlborg M. et al. Structure of molten Al–Si alloys // Journal of Non–Crystalline Solids. 2007. Vol. 353. P. 3005–3010.Dahlborg U., Besser M., Calvo-Dahlborg M. et al. Structure of molten Al–Si alloys. Journal of Non–Crystalline Solids, 2007, vol. 353, pp. 3005–3010.Dahlborg U., Kramer M. J., Besser M. et al. Structure of molten Al and eutectic Al–Si alloy studied by neutron diffraction // Journal of Non–Crystalline Solids. 2013. Vol. 361. P. 63–69.Dahlborg U., Kramer M. J., Besser M. et al. Structure of molten Al and eutectic Al–Si alloy studied by neutron diffraction. Journal of Non–Crystalline Solids, 2013, vol. 361, pp. 63–69.Calvo-Dahlborg M., Popel P. S., Kramer M. J. et al. Superheat–dependent microstructure of molten Al–Si alloys of different compositions studied by small angle neutron scattering // Journal of Alloys and Compounds. 2013. Vol. 550. P. 9–22.Calvo-Dahlborg M., Popel P. S., Kramer M. J. et al. Superheat–dependent microstructure of molten Al–Si alloys of different compositions studied by small angle neutron scattering. Journal of Alloys and Compounds, 2013, vol. 550, pp. 9–22.Марукович Е. И., Стеценко В. Ю., Стеценко А. В. Наноструктурная кристаллизация металлов // Литье и металлургия. 2021. № 2. С. 23–26.Marukovich E. I., Stetsenko V. Yu., Stecenko A. V. Nanostrukturnaya kristallizaciya metallov [Nanostructured crystallization of metals]. Lit’e i metallurgiya = Foundry production and metallurgy, 2021, no. 2, pp. 23–26.Марукович Е. И., Стеценко В. Ю. Термодинамические основы плавления металлов // Литье и металлургия. 2020. № 1. С. 14–17.Marukovich E. I., Stetsenko V. Yu. Termodinamicheskie osnovy plavleniya metallov [Thermodynamic bases of metals melting]. Lit’e i metallurgiya = Foundry production and metallurgy, 2020, no. 1, pp. 14–17.Русанов А. И. Фазовые равновесия и поверхностные явления. Л.: Химия, 1967. 392 с.Rusanov A. I. Fazovye ravnovesiya i poverhnostnye yavleniya [Phase equilibrium and surface phenomena]. Leningrad, Himiya Publ., 1967. 392 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.