Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

1 2008

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: proces krystalizacji kompozytów

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Aktywna i neutralna rola frontu w procesie krystalizacji kompozytów

Fraś E., Olejnik E.

Inżynieria Materiałowa

2008

Vol. 29, nr 1

14-20

Badaniami objęto kompozyt nitryl kwasu bursztynowego-polistyren, z wykorzystaniem cząstek polistyrenu o promieniach: 3, 6, 10, 15, 50, 100 i 200 um. Osnowę kompozytu stanowi nitryl kwasu bursztynowego, którego krystalizację można obserwować za pomocą mikroskopu optycznego. Krystalizację kierunkową badanego kompozytu prowadzono na specjalnie skonstruowanym urządzeniu do wizualizacji procesów krystalizacji, działającym w układzie poziomym z gradientowym polem temperatury w przestrzeni pomiędzy elementami termicznymi. Urządzenie zapewnia płynną regulację prędkości przemieszczania próbki w zakresie od 0,01 do 100 um/s. Wykazano, że przemieszczający się z prędkością 0,05-0,08 um/s, płaski front krystalizacji jest aktywny, gdyż odpycha cząstki polistyrenu o promieniach: 30, 100 i 200 um. Cząstki te tworzą skupiska, gromadzące się na froncie Zwiększenie prędkości przemieszczania się frontu krystalizacji o rząd wielkości do 0,5 i 1,0 um/s powoduje, że front krystalizacji jest neutralny i pochłania cząstki polistyrenu o wielkościach 30 i 100 um. Z przeprowadzonych badań wynika, że istnieje pewna krytyczna prędkość ukr przemieszczania frontu krystalizacji, poniżej której cząstki są wchłaniane a powyżej - odpychane. Innymi słowy przy prędkości krytycznej aktywny front krystalizacji przechodzi w neutralny. Prędkość krytyczną wyznaczono dla wszystkich promieni R cząstek badanego kompozytu. Wykazano doświadczalnie, że zależność między promieniem cząstki a krytyczną prędkością przemieszczania frontu ma charakter hiperboliczny ukr= A/R gdzie: A - kompleksowa stała materiałowa kompozytu. Analiza regresyjna wykazała, że jej wartość wynosi A = 7,06 mm2/s. W celu opracowania podstaw teoretycznych zjawiska oddziaływania cząstek z frontem krystalizacji, przeanalizowano siły działające na cząstkę, to jest: siłę wyporu hydrostatycznego F, siłę oporu Fn z powodu lepkości cieczy przepływającej wokół cząstki oraz siłę, której źródłem jest napięcie powierzchniowe F. Wykazano, że na podstawie bilansu sił, działających w rozpatrywanym układzie, można wyprowadzić równanie na krytyczną prędkość przemieszczania frontu ukr w postaci ukr- aoAo/(3 R a n), gdzie: ao - odległość między atomowa, Aao = napięcia powierzchniowe odpowiednio granicy stała osnowa - cząstka i ciekła osnowa - cząstka, a - bezwymiarowy współczynnik przewodnictwa, n - lepkość dynamiczna cieczy.

Studies covered a succinonitrile-polystyrene composite, where the polystyrene particles of 3, 6, 10, 15, 50, 100 and 200 um radii were used. Succinonitrile was the composite matrix; its crystallization could be traced under an optical microscope. The directional solidification of the examined composite was carried out on a device designed specially for visualization of the solidification proeess. The device is operating in a horizontal arrangement and uses a gradient temperature field in the space between the thermal elements. The device ensures stepless control of the sample movement velocity in a range from 0.01 to 100 žm/s. It has been proved that the planar solidification front moving at a velocity of 0.05 , 0.08 žm/s is active since it pushes the particles of polystyrene of 30, 100 and 200 žm radii. The particles form clusters accumulating on the front. Raising the front movement velocity by an order of magnitude up to 0.5 and 1.0 žm/s makes the solidification front neutral, and as such engulfments the 30 and 100 žm polystyrene particles. From the studies carried out it follows that there is a critical velocity ukr of the solidification front movement below which the particles are engulfed, and above which they are pushed. In other words, at the critical velocity there is a change of the active solidification front into a neutral one. The critical velocity was determined for all radii R of the particles of the examined composite. It has been proved experimentally that the relationship between the particle radius and the critical front movement velocity is of a parabolic character ukr = A/R where: A - complex composite material constant. From the regression analysis it follows that its value is A = 7.06 mm2/s. To develop theoretical backgrounds for the phenomenon of the particle/solidification front interaction, the forces acting on a particle have been examined, i.e. the force of hydrostatic lift F, the force of reistance F caused by the viscosity of the liquid flowing around the particle, and a force caused by the surface tension FQ. It has been proved that, using a balance of forces acting in the examined system, one can derive an equation for the critical front movement velocity ukr in the form of ukr= a0, where: ao - interatomic distance, ACT = a -a \o and a ; and -a - surface tension at the solid matrix - particle and liquid matrix - particle interface, respectively, rj - dimensionless coefficient, - absolute viscosity of the liquid.