Критической температуры

Для изготовления особо ответственных изделий, а также изделий сложной формы (например, шестерен) применяются так называемые стали с регламентированной прокаливаемостью, характеризующиеся весьма высокой критической скоростью охлаждения. В этом случае требуется не только получить определенный слой х'^, содержащий чистый мартенсит, но и провести термообработку сердцевины, прогрев ее до надкритической температуры. Тогда на глубине, определяемой требованиями максимальной механической прочности изделия, образуется троосто-сорбитная структура, обеспечивающая высокие механические свойства сердцевины. Механические свойства изделия в целом в сильной степени определяются характером зависимости температуры от времени, как при нагреве, так и при охлаждении. Необходимые зависимости Т = f (t) реализуются с помощью программных регуляторов. Этот вариант поверхностной закалки хотя и нашел применение в промышленности, но изучен еще недостаточно [43 ].

Минимальная скорость охлаждения, при которой обеспечивается превращение аустенита в мартенсит, называется критической скоростью закалки.

Единственным недостатком коммутации за счет ЭДС вращения является невозможность ее осуществления при нулевой частоте вращения. Существует минимальная линейная скорость (на диаметре якоря), называемая критической скоростью и,(р, при которой возможна коммутация в установившемся режиме. Однако, как показано в [70], минимально допустимая по условиям коммутации частота вращения существенно зависит от номинального вращающего момента и размеров двигателя, и в крупных двигателях (D4 > 0,1 м3) составляет всего несколько оборотов в минуту. Более того, оказывается вполне возможен пуск достаточно крупных двигателей без использования каких-либо дополнительных средств для управления коммутацией при малых частотах вращения. Это возможно, если при трогании с места первая коммутация завершается до перехода коммутируемой секции через нейтраль в магнитное поле противоположного знака. Для этого нужно обеспечить такое ускорение ротора, чтобы линейное перемещение секции при увеличении скорости от 0 до укр было значительно меньше полюсного деления. Это условие выполняется в достаточно крупных двигателях (Dzl > 0,1 м3) и трудно выполнимо в двигателях небольшой мощ-НОСТИ.

чистого железа (3-фаза) в виде удлиненных пластинок. Таким образом получается система, состоящая из слабомагнитного твердого раствора с распределенными в ней однодоменными ферромагнитными включениями. При этом однодоменные частицы находятся в условиях сильных растягивающих напряжений. Намагничивание такого сплава может происходить только за счет механизма вращения в этих частицах и требует весьма сильных магнитных полей; иными словами коэрцитивная сила получает весьма высокое значение. Введение меди (несколько процентов) обеспечивает хорошую воспроизводимость, т. е. уменьшает влияние колебаний состава и изменений режима термической обработки. Сплавы с медью допускают не только обработку шлифовкой и электроискровым методом, но и резанием с помощью победитовых резцов. Сплавы получают в высокочастотных индукционных печах, что обеспечивает минимальное количество примесей и растворенных газов. Охлаждение отливок ведут с определенной, так называемой критической скоростью, при которой можно обеспечить оптимальный состав ((3- и 33-фазы), требуемую степень дисперсности частиц, а также сильные внутренние напряжения. В зависимости от соотношения между никелем и алюминием меняется требуемая скорость охлаждения. Массовое производство магнитов небольших размеров или сложной конфигурации оказывается более экономичным, если их прессовать из порошкообразных компонентов, а затем спекать в защитной атмосфере. Алюминий вводят в виде измельченного в порошок сплава с железом, остальные компоненты в необходимых соотношениях — также в виде порошков. Первоначально магниты прессуют при небольшом давлении и подвергают первичному обжигу в атмосфере водорода при низкой температуре. Вслед за этим про-" изводят допрессовку при более высоком давлении, после чего осуществляют спекание в водородной печи при 1280° С. Магнитные характеристики прессмагнитов несколько ниже, чем у литых магнитов из-за наличия пористости.

рисунка видно, что при некотором значении /?в в случае кривой / имеется устойчивое самовозбуждение, при кривой 2 машина находится на грани самовозбуждения и при кривой 3 самовозбуждение невозможно. Поэтому для каждого данного значения RB существует такое значение скорости вращения п = пкр (кривая 2 на 9-12, б), ниже которого самовозбуждение невозможно. Такое значение п = --- пкр называется критической скоростью вращения.

Отпуск заключается в многочасовой выдержке магнитов при температуре 500—600 °С. Он приводит к возрастанию коэрцитивной силы. Продолжительность отпуска зависит от величины коэрцитивной силы, получаемой после закалки с критической скоростью охлаждения. Продолжительность отпуска обратно пропорциональна величине Нс. Нормализация заключается в медленном охлаждении магнитов и предназначена для устранения местных механических перенапряжений в материале. Режимы термообработки сплавов альни и альнико нормированы ГОСТ 17809—72 (табл. 30).

Для производства сплавов с высокой коэрцитивной силой используют в качестве основы сплав типа ЮНДК35Т5, содержащий 34—35 % Со. Однако для получения особо высокой коэрцитивной силы этот сплав требует существенного изменения общепринятого технологического процесса его производства, а именно: отказ от привычного кислого кварцевого плавильного тигля и замены его основным магнезитовым или алундовым тиглем; изменение режима термомагнитной закалки путем введения процесса изотермической магнитной обработки. При изотермической магнитной обработке изделие, находящееся в магнитном поле, охлаждают с критической скоростью (при которой магнитные свойства не меняются) от температуры 1250 °С до температуры, близкой к точке Кюри, после чего прекращают отвод тепла. Вследствие этого фазовые превращения протекают при практически постоянной температуре. Возможно, что при этом создаются наиболее благоприятные условия для процесса дисперсионного твердения сплава. Не

рисунка видно, что при некотором значении RB в случае кривой / имеется устойчивое самовозбуждение, при кривой 2 машина находится на грани самоиозбуждения и при кривой 3 самовозбуждение невозможно. Поэтому для каждого данного значения RB существует такое значение скорости вращения п = пкр (кривая 2 на 9-12, б), ниже которого самовозбуждение невозможно. Такое значение п = == пкр называется критической скоростью вращения.

Движение газового потока через слой твердых частиц сопровождается потерей напора Ар (гидравлическим сопротивлением). При постепенном увеличении скорости газа возрастает и гидравлическое сопротивление слоя до определенного значения, а затем оно остается постоянным ( 71). Этот момент характеризует начало псевдоожижения, а скорость, при которой слой твердых частиц кремния начинает переходить во взвешенное состояние, называется начальной скоростью псевдоожижения или первой критической скоростью ь>кр, .

Основные этапы термообработки этих сплавов состоят в медленном подогреве от 20 до 800° С, нагреве до температуры существования однофазного твердого раствора и охлаждении с критической скоростью, обеспечивающей оптимальные условия р2—мр-Ьр2 распада. Для.сплавов с повышенным содержанием меди (ЮНД8 и ЮНД1Е) и для сплава с кобальтом (ЮНДК15) рекомендуется отпуск.

1) для сплавов, содержащих не более 2% титана, охлаждение из состояния однофазного 32 твердого раствора с критической скоростью в интервале температур 900—700° С;

pax ниже критических электрическое сопротивление становится равным нулю. Значение критической температуры меняется при воздействии на образец магнитного поля ( 7.13). Криотрон является элементом, который можно переводить из нормального состояния с конечным значением электрического сопротивления в состояние сверхпроводимости с сопротивлением, равным нулю. Очевидно, возможен и об- ' „ ратный переход. Kp's

Условие теплового равновесия определяется равенством мощностей, поглощаемой и рассеиваемой: Р„=РР. Так как tgS обычно растет с повышением температуры, то, начиная с некоторой критической температуры Т„р, значение Р„>РР (4.25 точка А; другая точка равенства Р„кРр В соответствует устойчивому равновесию). В результате повышения тепловыделения над теплоотдачей4 диэлектрик лавинообразно разогревается, что приводит к его

Параметры критической точки, т. е. значения критического давления рк, критического удельного объема VK и критической температуры Тк могут быть найдены из уравнения Ван-дер-Ваальса:

С повышением температуры равновесие нарушается, но если нагреву подвергается тепловая труба в целом, то вскоре вновь восстанавливается, уже при более высоком давлении пара. Давление пара может повышаться только до вполне определенной, критической для данного вещества температуры. Для воды ГКр=374°С, для этилового спирта (этанола) Гкр=2430С, для аммиака ГКр = 132°С. Но в тепловых трубах до критической температуры не доходят из-за чрезмерных давлений, развиваемых внутри трубы.

Переход металла из жидкого состояния в твердое происходит по схеме, изображенной на 1.5. По достижении остывающей жидкостью критической температуры (Тпп) в ней возникают устойчивые центры кристаллизации, состоящие из ячеек кристаллической решетки ( 1.5, а). С течением времени они обрастают присоединяющимися к ним из жидкости другими ячейками и превращаются в зерна металла ( 1.5, б—е).

Под действием обменных сил параллельная ориентация Магнитных моментов атомов ферромагнитного вещества происходит в определенных областях, называемых доменами. В пределах домена материал в отсутствие внешнего поля намагничен до насыщения благодаря обменному взаимодействию отдельных атомов. Это взаимодействие действует только до определенной критической температуры, которая называется температурой Кюри. Выше температуры Кюри домены разрушаются и ферромагнетик переходит в парамагнитное состояние. Ферромагнитные вещества легко намагничиваются в слабых магнитных полях. Магнитная проницаемость и

Антиферромагнетиками называют материалы, в которых во время обменного взаимодействия соседних атомов происходит антипараллельная ориентация их магнитных моментов. Так как мягнит-ные моменты соседних атомов взаимно компенсируются, антиферромагнетики не обладают магнитным моментом, а характеризуются магнитной восприимчивостью, которая близка к восприимчивости парамагнетиков. Выше некоторой критической температуры, которая получила название температуры Нееля (аналогична температуре Кюри), магнитоупорядоченное состояние антиферромагнетика разрушается и он переходит в парамагнитное состояние.

В марках алюминиевых сплавов буквы дают информацию о том, какие именно элементы содержатся в сплаве (А — алюминий, К — кремний, М — медь, Мг — магний, Ц — цинк, Мц — марганец), а цифры — их среднее процентное содержание. i Сверхпроводники и криопроводники. Явление сверхпроводимости было открыто нидерландским физиком X. Камерлинг-Оннесом в 1911 г. Согласно современной теории, основные положения которой были развиты в работах Д. Бардина, Л. Купера, Дж. Шриф-фера (теория БКШ), явление сверхпроводимости металлов можно объяснить следующим образом. При температурах, близких к абсолютному нулю, меняется характер взаимодействия электронов между собой и атомндй решеткой, так что становится возможным притягивание одноименно заряженных электронов и образование так называемых электронных (ку перовских) пар. Поскольку ку перовские пары в состоянии сверхпроводимости обладают большой энергией связи, обмена энергетическими импульсами между ними и решеткой не наблюдается. При этом сопротивление металла становится практически равным нулю. С увеличением температуры некоторая часть электронов термически возбуждается и переходит в одиночное состояние, характерное для обычных металлов. При достижении критической температуры (Тк) все куперовские пары распадаются и состояние сверхпроводимости исчезает. Аналогичный результат наблюдается при определенном значении магнитного поля (критической напряженности Якр или критической индукции Вкр), которое может быть создано как собственным током, так и посторонними источниками. Критическая температура и критическая^ напряженность магнитного поля являются взаимосвязанными величинами. Эта зависимость для чистых металлов Может быть приближенно представлена следующим выражением:

Практические исследования показали, что с ростом критической температуры число сверхпроводников резко убывает. Некоторые специалисты даже полагали, что вырваться из плена сверхнизких температур не удастся. Где-то около 25 К лежит наивысшая возможная критическая температура.

При катодном распылении не существует критической температуры и плотности потока атомов, как при термическом испарении. Причина этого явления заложена в локальной очистке поверхности быстрыми ионами и более высокой энергией распыляемых частиц.

Сверхпроводимость— состояние некоторых проводников, когда их электрическое сопротивление становится пренебрежимо малым; сверхпроводник имеет удельное сопротивление р в 1014 раз меньше, чем медь, т. е. величину порядка 10~1в ом • мм^/м. Сверхпроводимость появляется ниже определенной, так называемой критической температуры Ткр. Наиболее высокая критическая температура 20,05°К зарегистрирована для твердого раствора ниобия, алюминия и германия, состав которого соответствует формуле Nb3 Al0j8i Ge0?2. Для остальных сверхпроводников эта температура ниже, около 4—10° К- Если сверхпроводник при Т <; Гкр поместить в поперечное магнитное поле, то состояние сверхпроводимости сохраняется лишь ниже определенной, так называемой, критической напряженности магнитного поля Якр. Когда по сверхпроводнику, находящемуся в поперечном-магнитном поле с Я < Якр при температуре Т < Ткр пропускают электрический ток, то состояние сверхпроводимости сохраняется только ниже определенной, так называемой, критической плотности тока /кр. Критические параметры Гкр, Якр, Укр и закономерности их изменения играют важную роль при исследованиях сверхпроводников. Обычно /кр относят к определенным значениям напряженности поля Я и температуры Т. В сверхпроводящем состоянии магнитное поле за счет экранирующих токов в поверхностном слое проводника почти полностью вытесняется из> всего сечения за исключением- этого слоя, где поле проникает на глубину, примерно, 5 • 10~2 мкм. Различают сверхпроводники первого и второго рода. Материалы первого рода теряют свойства сверхпроводимости уже при слабых магнитных полях и относительно небольших плотностях тока. Сверхпроводники второго рода сохраняют сверхпроводящее состояние вплоть до высоких значений напряженности магнитного поля. Что касается величины критической плотности тока, то она тесно связана с наличием неоднородностей в струк-. туре материала и примесей. Если таких искажений и примесей нет, то сверхпроводники второго рода относят к мягким (идеальным), при сильных магнитных полях они допускают небольшие плотности тока. Сверхпроводники второго рода с неоднородностями