- Код статьи
- S30345391S086957332504112121-1
- DOI
- 10.7868/S303453912504112121
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 4
- Страницы
- 112-121
- Аннотация
- Методом лежащей капли исследована смачиваемость железоуглеродистым расплавом рельсовой стали огнеупорной керамики на основе AlO в зависимости от длительности выдержки, температуры и состава газовой фазы. Показано существенное изменение краевых углов смачивания (от ~145 до 125–130°) только во время изотермической выдержки при низких температурах. Изучено влияние шероховатости керамической подложки на изменение краевого угла смачивания и показано, что более низкие его значения наблюдаются на шлифованной керамике. Исследованы поверхностное натяжение и плотность расплава рельсовой стали, показано существенное различие значений поверхностного натяжения при нагреве и охлаждении. Отмечено, что в отличие от чистого железа в рельсовой стали наблюдается инверсия температурного коэффициента ∂σ/∂Τ. Рассчитаны значения работы адгезии и показано ее существенное увеличение в первые 30 мин опыта (до значений ~600 мН/м), а затем постепенное возрастание (до ~700 мН/м) независимо от режимов нагрева и охлаждения.
- Ключевые слова
- огнеупорная керамика рельсовая сталь оксид алюминия краевой угол смачивания поверхностное натяжение шероховатость работа адгезии
- Дата публикации
- 20.05.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 35
Библиография
- 1. Sobczak, N. High-temperature wettability measurements in metal/ceramic systems – Some methodological issues / N. Sobczak, M. Singh, R. Asthana // Current Opinion in Solid State and Mater. Sci. 2005. V.9. P.241–253.
- 2. Nakashima, K. Wettability of Al₂O₃ substrate by liquid iron : effects of oxygen in liquid iron and purity of Al₂O₃ substrate / K. Nakashima, K. Takihira, K. Mori, N. Shinozaki // Mater. Trans. JIM. 1992. V.33. №10. Р.918–926.
- 3. Nogi, K. Wettability of solid oxides by liquid iron alloys under reduced pressure / K. Nogi, K. Ogino, T. Kurachi // Tetsu-to-Hagane. 1988. V.74. №4. Р.648–655.
- 4. Найдич, Ю.B. Контактные явления в металлических расплавах / Ю.В. Найдич. – Киев: Наук. Думка, 1972. 196 c.
- 5. Kapilashrami, E. Studies of the wetting characteristics of liquid iron on dense alumina by the X-ray sessile drop technique / E. Kapilashrami, A. Jakobsson, A.K. Lahiri, S. Seetharaman // Met. Mater. Trans. B. 2003. V.34B. P.193–199.
- 6. Zhao, L. Interfacial phenomena during wetting of graphite alumina mixtures by liquid iron / L. Zhao, V. Sahajwalla // ISIJ Intern. 2003. V.43. №1. P.1–6.
- 7. Shibata, H. Degree of undercooling and contact angle of pure iron at 1933 K on single-crystal Al₂O₃, MgO, and MgAl₂O₄ under argon atmosphere with controlled oxygen partial pressure / H. Shibata, Y. Watanabe, K. Nakajima, S. Kitamura // ISIJ Intern. 2009. V.49. №7. P.985–991.
- 8. Nogi, K. Wetting phenomena in materials processing / K. Nogi // Tetsu-to-Hagane. 1998. V.84. №1. Р.1–6.
- 9. Shen, P. The effect of Al content on the wettability between liquid iron and MgO-Al₂O₃ binary substrate / P. Shen, L. Zhang, J. Fu, H. Zhou, Y. Wang, L. Cheng // Ceram. Intern. 2019. V.45. P.11287–11295.
- 10. Xuan, C. Wettability of Al₂O₃, MgO and Ti₂O₃ by Liquid Iron and Steel / C. Xuan, H. Shibata, S. Sukenaga, P.G. Jönsson, K. Nakajima // ISIJ Intern. 2015. V.55. №9. P.1882–1890.
- 11. Fruhstorfer, J. Erosion and corrosion of alumina refractory by ingot casting steels / J. Fruhstorfer, L. Schöttler, S. Dudczig, G. Schmidt, P. Gehre, C.G. Aneziris // J. Europ. Ceram. Soc. 2016. V.36. P.1299–1306.
- 12. Шварц, К. Изучение проникновения жидкого металла в продувочные пробки / К. Шварц, О. Краус // Огнеупоры и техническая керамика. 2013. №4–5. С.52–56.
- 13. Анучкин, С.Н. Взаимодействие огнеупорной керамики на основе Al₂O₃ с железоуглеродистым расплавом / С.Н. Анучкин, А.А. Александров, А.Г. Каневский, С.Б. Румянцева, К.В. Григорович, Н.С. Съемщиков // Металлы. 2024. №5. С.28–36.
- 14. Анучкин, С.Н. Исследование поверхностных свойств расплавов на основе никеля методом большой капли. I. Поверхностное натяжение / С.Н. Анучкин, В.Т. Бурец, М.В. Загуменников, В.В. Сидоров, В.Е. Ригин // Металлы. 2010. №1. С.15–20.
- 15. Krylov, A.S. Software package for determination of surface tension of liquid metals / A.S. Krylov, A.V. Vvedensky, A.M. Katsnelson, A.F. Tugovikov // J. Non-Crystalline Solids. 1993. V.845. P.156–158.
- 16. Найдич, Ю.В. Метод «большой капли» для определения поверхностного натяжения и плотности расплавленных металлов при высоких температурах / Ю.В. Найдич, В.И. Еременко // ФММ. 1961. Т.11. №6. С.883–888.
- 17. Yan, W. Wettability phenomena of molten steel in contact with alumina substrates with alumina and alumina-carbon coatings / W. Yan, A. Schmidt, S. Dudczig, T. Wetzig, Y. Wei, Y. Li, S. Schafföner, C.G. Aneziris // J. Europ. Ceram. Soc. 2018. V.38. P.2164–2178.
- 18. Аникеев, А.Н. Изучение угла смачивания оксида алюминия высокоуглеродистым расплавом железа / А.Н. Аникеев, Ф. Валенза, А. Пассероне, И.В. Чуманов // Электрометаллургия. 2017. №4. С.6–12.
- 19. Shen, P. Wettability between liquid iron and tundish lining refractory / P. Shen, L. Zhang, Y. Wang // Met. Res. Tech. 2016. V.113. P.1–12. Art.503.
- 20. Burcev, V.T. Взаимодействие экзогенных тугоплавких нанофаз с сурьмой, растворенной в жидком железе / В.Т. Бурцев, С.Н. Анучкин, А.В. Самохин // Металлы. 2017. №4. С.27–35.
- 21. Ниженко, В.И. Поверхностное натяжение жидких металлов и сплавов / В.И. Ниженко, Л.И. Флока. – М.: Металлургия, 1981. 208 с.
- 22. Mills, K.C. Review of surface tension data for metallic elements and alloys. Pt.1. Pure metals / K.C. Mills, Y.C. Su // Intern. Mater. Rev. 2006. V.51. №6. P.329–351.
- 23. Keene, B.J. Review of data for the surface tension of pure metals / B.J. Keene // Intern. Mater. Rev. 1993. V.38. №4. P.157–192.
- 24. Nogi, K. The temperature coefficient of the surface tension of pure liquid metals / K. Nogi, K. Ogino, A. McLean, W.A. Miller // Met. Trans. B. 1986. V.17B. P.163–170.
- 25. Басин, А.С. Плотность и структура жидкого железа от плавления до критической точки. 1. Экспериментальные данные о плотности / А.С. Басин // Расплавы. 1995. №6. С.12–22.
- 26. Филиппов, К.С. Исследование структурных свойств рельсовой стали в жидком и твердом состояниях / К.С. Филиппов, В.И. Кашин // Расплавы. 1997. №3. С.20–22.
- 27. Dubberstein, T. Surface tension and density data for Fe-Cr-Mo, Fe-Cr-Ni, and Fe-Cr-Mn-Ni steels / T. Dubberstein, H.-P. Heller, J. Klostermann, R. Schwarze, J. Brillo // J. Mater. Sci. 2015. V.50. P.7227–7237.
- 28. Зимон, А.Д. Адгезия жидкости и смачивание / А.Д. Зимон. – М.: Химия, 1974. 416 с.
- 29. Cheng, L. Wettability between 304 stainless steel and refractory materials / L. Cheng, L. Zhang, Y. Ren // J. Mater. Res. Tech. 2020. V.9. №3. P.5784–5793.
- 30. Prokof’eva, E.A. The chemical composition and porosity of refractories as factors in their wettability with carbon steel / E.A. Prokof’eva, N.U. Ioff // Refractories. 1975. V.16. P.174–177.
- 31. Zhukovskaya, A.E. How corundum refractories are wetted by molten steel / A.E. Zhukovskaya, A.A. Kortel’, E.A. Sherman, E.A. Prokof’eva, T.P. Korableva // Refractories. 1982. V.23. P.504–507.
- 32. Fukami, N. Wettability between porous MgAl₂O₄ substrates and molten iron / N. Fukami, R. Wakamatsu, N. Shinozaki, K. Wasai // Mater. Trans. 2009. V.50. №11. P.2552–2556.
