Вестник ДГТУ. 2011. Т. 11, № 8(59), вып. 1
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 620.179.17-715.6
ВЛИЯНИЕ ВЫДЕЛЕНИЯ ОККЛЮДИРОВАННЫХ ГАЗОВ
НА АКУСТИЧЕСКУЮ ЭМИССИЮ В ПРОЦЕССЕ СОЛЬВАТАЦИИ КРИСТАЛЛОВ
Д.М. КУЗНЕЦОВ
(Донской государственный технический университет),
П.Н. КОЗАЧЕНКО
(Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса),
О.О. БАРАННИКОВА
(Донской государственный технический университет)
Введение. Акустическая эмиссия (АЭ) – это излучение упругих волн, возникающее в процессе
перестройки внутренней структуры материала [1], обнаружена в твердых и жидких средах. АЭ в
твердых телах является хорошо изученным явлением. Более того, благодаря своей высокой чувствительности,
она нашла практическое применение для обнаружения дефектов, в том числе и
достаточно мелких [2], и слежения за различными процессами, например, графитацией углеродных
тел в ходе нагрева от 0 до 3000 °С [3].
Акустические эффекты в системе «твердое тело – жидкость» недостаточно исследованы
как экспериментально, так и теоретически [4 – 11]: предпринимались попытки теоретического
объяснения возникновения высокочастотных колебаний при кристаллизации, а анализ процесса
растворения кристаллов не проводился.
Была предложена математическая модель акустического эффекта кристаллизации. Сравнительно
большие значения пиковых давлений в акустических волнах, по мнению авторов [8, 10],
есть следствие резонансных явлений. Природа генерации акустических волн в процессе кристаллизации
обусловлена следующим: при кристаллизации в ограниченном объеме по обе стороны от
границы раздела фаз возникает система стоячих волн, одна из которых локализована в объеме,
занятом жидкостью, а другая – в растущем кристалле.
Более наглядно природу генерации можно представить «в виде раздвижения фаз за счет
вбивания тонкого клина между твердым телом и жидкостью» [8]. При этом происходит возмущение
плотности, которое исходит из зоны кристаллизации и распространяется в сторону и жидкости,
и кристалла. Проведен расчет частоты генерируемых при этом сигналов в зависимости от
величины кристалла, не подкрепленный, к сожалению, экспериментальными данными. Можно
согласиться с выводами [10, 11], что акустические волны несут информацию об изменении размеров
кристалла. Но в то же время, по нашему мнению, индуцируемые при кристаллизации акустические
волны несут информацию и о химической природе вещества. Причина этого в следующем.
При
кристаллизации осуществляется фазовый переход вещества из состояния переохлажденной
(пересыщенной) маточной среды в кристаллическое соединение с меньшей энергией. Избыточная
энергия выделяется в виде скрытой теплоты. Выделение этой латентной энергии кри1149
с
к ы с с о
И а т н я
с ул с к т
и к
ед т
г л
К
ры т и в ы
ч а в е
о в л е
с т я в
з
о т
а о ч
а ю
в ч с к а а
о и ри а н :
ь з ая в
е сл
н к л т и у
а ес а ст у ч к
а й о е м ч
а о л и м т
с и о о л к
к э в с э с
с
т си с м э
у м п к
ч ы и
к за ая в и с о л
ч и ре и
ес и е м ен в
й ем и
е
с т с с т риу к
э см я ра э к ,
и
и х и м н
с т о
и а ы
е
я х о н е а
с о т п и с
в к у л м и
п ч я и й а
с мо и и ц о ик л
, и рен ен с л
и т в о ч т
к с
о о м ьн и я
ро ес с а э ц
д с рн н
а ою с ы и и л
ж о а с и о
ща т
я в с е
г м о с ,с с
з
п а ч т
о еще с
е
ц
с с г о о о
р в е я с и
а ри а
ы а л з
с т н к
а й ж п ьв
и П в ,
т . т я
с ра ц
т
а
р . о а и ю
в а а ренк
к
а У в н и д
л
т т а ч ри р
с с р о
в а с
р о т в л на а
о н т т с о
и л п д о ы
ен в е о т в
, к и
я ен о
ы л н
о ч а иг ен. г
с , оо л ел в е
л т
ей
. В
ы а и л
н ф к
я в ч
о ри е
о
л с с д
в и е ю
ен и к и
ез м к
а
ч о у в
о м о р
з
ы
.
о п т о ы
т т з а
, о м о
а еп н х
с к на н
р
а ен ,
м
е и
т
-
у
Стр.1