Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Теория сплавов 1.2.3.1. Кристаллизация металлов






Кристаллизация - это переход жидкости в твердое (кристаллическое) состоя­ние. Как всякий спонтанный процесс, кристаллизация протекает при термодинамиче­ских условиях, обеспечивающих снижение энергии Гиббса системы.

Кристаллизация складывается из двух элементарных процессов - зарожде­ния центров кристаллизации и роста кристаллов из этих центров. Скорость каж­дого из процессов зависит от степени переохлаждения (п) жидкости относительно равновесной температуры, т.е. температуры, при которой энергии Гиббса жидко­го и кристаллического состояний равны. При n = 0 образование зародышей кри­сталлов (центров кристаллизации) невозможно, поскольку равен нулю движущий фактор процесса (разность энергий Гиббса жидкого и твердого состояний). С увеличением переохлаждения эта разность растет, вызывая увеличение скоро­сти возникновения центров (числа центров - ч.ц.) и скорости роста кристаллов (с.к.). Однако, с увеличением п снижается диффузионная подвижность атомов, что вызывает торможение обоих элементарных процессов. При значительном переохлаждении атомы становятся столь малоподвижными, что кристаллизация полностью подавляется.

При небольших значениях n (при малых величинах ч.ц. и больших с.к.) образуются крупнозернистые структуры. С увеличением переохлаж­дения структуры измельчаются (ч.ц. возрастает быстрее, чем с.к.). От степени переохлаждения зависит критический размер зародыша, т.е. та­кой минимальный размер, при котором рост зародыша сопровождается снижени­ем энергии Гиббса системы. Зародыши мельче критического к росту не способны и растворяются в жидкости. Чем больше степень переохлаждения жидкости, тем меньше критическая величина зародыша.

При кристаллизации кристаллы, окруженные со всех сторон жидкостью, имеют более или менее правильную геометрическую форму. При столкновении растущих кристаллов форма нарушается, становится неправильной, так как рост граней на участках соприкосновения прекращается. Такие искаженные кристаллы называют кристаллитами или зернами. Таким образом, форма и размер образо­вавшихся в результате кристаллизации зерен определяются условиями столкно­вения растущих кристаллов.

В реальных условиях форма и размер образующихся кристаллов, помимо условий столкновения, зависят от направления и скорости отвода теплоты, тем­пературы жидкого металла, вида и количества примесей (при росте кристаллов на частицах примесей, играющих роль готовых центров, образование зародышей называют гетерогенным в отличие от гомогенного - самопроизвольного образо­вания). Нередко при кристаллизации возникают разветвленные древовидные кри­сталлы, называемые дендритами.

 

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.