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Capitolo treLiquidReactiveInfiltration.250200150MgB12.5cps100MgB12.55000 10 20 30 2 teta 40 50 60 70Analisi dei campioni
Driving force.I risultati ricavati da gli esperimenti effettuati a temperature hanno dato interessanti informazioni suquella che è la driving force della reazione.Innanzitutto si deve notare che se il campione viene scaldato ad una temperatura di circa 652-665°Cnon si ha formazione né del composto MgB 2 né di altre strutture sovrastechiometriche in boro. Talerisultato è in buon accordo con i dati riportati in letteratura da Liu et alii.Avviene comunque la risalita del Mg all’interno della polvere di boro contrastando e vincendo laforza di gravità agente in verso contrario. In tali condizioni non si può sostenere che il liquidorisalga a seguito di fenomeni legati a delle reazioni di sintesi poiché abbiamo riscontrato l’assenzadi queste modificazioni del sistema. E’ utile soffermarsi un attimo su come il boro si presentaall’interno del campione per coglierne meglio la natura e le proprietà. La polvere viene pressataall’interno del campione raggiungendo valori di densità pari a d = 1.30 gr/cm 3 (vedi cap.3)*.Considerando che la densità del B bulk è di 2.35 gr/cm 3 la polvere introdotta si presenta in realtàcome un mezzo poroso con volumi di porosità pari a circa il 40-50% ( a seconda delle dimensionidella povere) del volume totale. Il tipo di modello che dobbiamo quindi ricercare è quello relativoad un sistema poroso infiltrato da un liquido. Le condizioni in cui operiamo vengono definite daJacob Bear in Dynamics of Fluids in pourous medium , ricavando il valore di n per cuiVporin =Vtottotin cuiV pori tot è il volume totale dato dalla somma dei pori interconnessi e quelli isolati all’internodel mediumV tot è il volume ricavato dalla somma del materiale effettivamente presente (matrice bulkreale) ed il volume della porosità,come un medium mixed sand state in cui l’infiltrazione è realizzabile con buona uniformità.Chiarito questi aspetti si è capito che il Mg risaliva nella polvere per capillarità.Le due equazioni che si devono eguagliare in condizioni di equilibrio sono quella gravitazionalelegata alla massa del Mg liquido e la forza capillare agente legata alla sua tensione superficialeall’interfaccia liquido-vapore ed all’angolo di contatto ν presente tra il liquido ed il solido. Diseguito vengono riportate le due formule e viene ricavata l’espressione di h pari all’altezza delcilindro di Mg nel tubo.*Tale valore di densità è incrementabile aumentando ulteriormente la pressione sulla polvere fino ad un valore attorno a 1.6-1.7gr/cm3 ma una compattazione così spinta richiederebbe un contenitore ed un sistema di saldature (le saldature a TIG senzariporto di materiale e senza elevata profondità di penetrazione non sono adeguate) in grado di sopportare le pressioni sviluppateall’interno del campione durante la variazione di densità a seguito della reazione del boro col magnesio.
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