Homogén (spontán) kristályosítás
fém átmenet folyadékot szilárd (Kris - metál) a kristályosítással.
Kristályosítás pro-Tek körülmények között, ahol a rendszer továbblép az egy termodinamikailag stabilabb állapotba alacsonyabb Gibbs energia (a-szabad energia) G, R. E. Amikor a Gibbs energiája a kristály kisebb, mint a Gibbs energia a folyékony fázis.
Ha a konverzió következik be kevés változás a térfogatban, majd a G = E - TS, ahol E - padló-értékű energia (energia belső fázis), T - abszolút TEM-mérséklet, S - entrópia.
A változás a Gibbs energia a fém folyékony és szilárd co-álló hőmérséklet függvényében ábrán látható. Tn a fenti hőmérséklet sokkal stabilabb, megolvasztott fém a Men-félénk szállít szabad energia és alatt stabil, ezen a hőmérsékleten, a szilárd fém. Ha a hőmérséklet Tn Gibbs energiái a fém a folyékony és a szilárd állapotok egyenlőek. Tempera-utazási Tn megfelel az egyensúlyi kristályosítási hőmérséklet (vagy olvadási) az anyag, amelynél a két fázis (folyékony és szilárd) egymás mellett párhuzamosan. Crystal-CIÓ folyamat ezen a hőmérsékleten kezdődik. Chris-folyamat alakul metallizáció akkor jelentkezik, ha olyan feltételeket hoznak létre, ha van egy különbség a Gibbs # 916; G, ami képződik köszönhető, hogy a szilárd anyagot a fém a Gibbs energia összehasonlítva a folyékony.
Ennélfogva, a kristályosodási folyamat mehet végbe csak a fém túlhűtés az egyensúlyi sebesség-mérséklet Tn. A különbség a hőmérséklet Tn és Tc, amely akkor fordulhat elő, ha a kristályosítási folyamatot nevezzük finom-ste túlhűtés:
Termikus görbék jellemző kristályosodási folyamat-CIÓ tiszta fémek hűtés közben különböző sebességgel v, ábrán látható. 19. Egy nagyon lassú hűtési túlhűtés mértéke alacsony, és a kristályosodási folyamat zajlik közeli hőmérsékleten, hogy az egyensúlyi Tn (ábra. 19, görbe,). A termikus kristályosodási hőmérséklet görbe Megemlítjük chaetsya horizontális platform (stop előfordulási tempera-kör), ami megmagyarázza a kialakulását látens hőleadást kristályosodási, bár hő eltávolítását hűtés színt.
A növekvő hűtési sebesség a túlhűtés mértékben megnő, és a kristályosodási folyamat hőmérsékleten történik, hogy feküdjön jelentősen elmarad az egyensúlyi kristályosodási hőmérsékletét. Minél tisztább a folyékony fém, annál inkább hajlamos a túlhűtés. Amikor a megszilárdulás nagyon tiszta fémek szuperhűtéssel fok nagyon nagy lehet. Azonban, a legtöbb a mértéke túlhűtés nem magasabb, mint 10-30 ° C-on
A kristályosodási folyamat első létre DK Cher-új, kezdődik a kialakulását kristálygócok (penny-árok kristályosítással), és megy végbe a növekedési folyamat a saját száma és mérete.
Ábra. 20. reakcióvázlat fém kristályosodási
Amikor túlhűtéssei az ötvözet az alatt a hőmérséklet T számos területen a folyékony ötvözet képződik stabil, növekedésre képes kristálygócok
Míg az így kapott kristályok nőnek szabadon, azok többé-kevésbé szabályos geometriai forma. Azonban az ütközés növekvő kristályok szabályos alakú Nara-gyűrődés, mivel ezek a részek az arcokat a növekedés megáll. Növekedés folytatódik csak azokon a területeken, ahol a szabad hozzáférés-ny „feed” folyékony. Ennek eredményeképpen, a növekvő kristályok Cree, amelyet kezdetben geometriailag szabályos alakú kapott megszilárdulás után szabálytalan külső alakja, és a hívott krisztallitok vagy szemcsék.
A jelenségek a kristályosítás során, HN bonyolult és változatos. Különösen nehéz eljárásban a kezdő lépés, amikor a folyadékkristályos van kialakítva az első szembe, vagy a középső a kristályosítás.
A tiszta olvadt fém szennyeződések legnagyobb heterofázisos ingadozások alakítjuk per-magok a (kristályosító sejtmagok).
A növekedés a magok csak lehetséges, feltéve, hogy azok előre Stigl bizonyos értéket, mivel a növekedés, amely csökkenéséhez vezet a szabadentalpia. A kristályosodási folyamat Ener-lógia Gibbs rendszer, egyrészt, csökkentette a V # 916; GV miatt az átmenet a folyadéknak egy adott térfogata NE tallium a szilárd, és másrészt, képződés fokozódása az interfész a felesleges felületi energia egyenlő S # 963;. A teljes Gibbs energia változás lehet meghatározni a következő kifejezésből:
Minél kisebb az érték az embrió, minél nagyobb az arány a felület: térfogat arány, és ebből következően, a nagyobb része a teljes energia esik a felületi energia. Megváltoztatása Ener Gibbs fém-ology # 916; Gobsch képződését kristálygócok, méretüktől függően, és bizonyos fokú túlhűtés R Denia ábrán látható. 22. a.
kevesebb, RK (ábra. 22b) A formáció az embrió méret # k. rk. rk. RKT ristemy szabad energia növekszik, mivel a növekmény a Gibbs energia miatt a kialakulását egy új felületet átfedi annak redukció kialakulását tömör fém atommagok, t. E. kötet Gibbs energiát. Következésképpen, a méret a embrió kevésbé nő, RK, és nem lehet feloldjuk a folyékony fém. Ha az embrió különböző
változik - # 916; GV térfogat aránya R3, növekmény S # 963; arányosan felületaktív ahol R 2. R - méretű gömb alakú embrió.
Méretének növelésével annak Gibbs a rendszer energiája csökken.
Minimális mérete Rc embrió. képesség, hogy ilyen körülmények között növekedni hőmérséklet, az úgynevezett kritikus idő-mer embrió, és az embrió maga kritikus, vagy egyensúlyi.
Közeli hőmérsékleten a TA, a kritikus méretet magképző légzés legyen nagyon nagy, és a valószínűsége annak kialakulásának kicsi. A növekvő mértékű túlhűtés értékét # 916; GV növekszik, és a nagysága a felületi feszültség a határfelületen kissé változik.
Következésképpen, a növekvő mértékű túlhűtés (vagy csökkentésével a kristályosodási hőmérséklet) mérete a kritikus mag csökken, és kisebb a szükséges munka a képződéséért. Ebben a tekintetben, a mértéke-lehűlni a pereoh ha lesznek képesek növekedni embriók minden kisebb méretű, nagymértékben növeli a sejtmagok számával (központok) a kristályosítás és a képződési sebességét magok.
A növekedés a sejtmagok az eredménye az átmenet az atomok a túlhűtött folyadék a kristályokat. Crystal növekvő rétege van, ahol minden egyes réteg vastagsága egyatomos.
A nagyobb mértékű a túlhűtés, annál kisebb az összeg kétdimenziós kritikus sejtmagban és a könnyebb képződik.
A növekvő kristály mindig elérhető telepítését. A helyén egy kijárat a felület egy csavar zavar, van egy lépés, amely könnyen csatlakozhat atomok érkező folyadék-sti. Csavaros diszlokációk képződéséhez vezet, a felszínen a kristálynövekedés spirálok magasságát egy több ezer atom. Spirál növekedési kísérletileg megfigyelték a tanulmány a növekedési egykristályok magnézium, kadmium, ezüst és más fémek. Ebben az esetben a kialakulását két embrió-CIÓ nem szükséges.
A több nukleációs és kristály növekedési üteme. Ceteris paribus kristályosodási sebesség és a fémszerkezet keményedés után számától függ kezdeményezett nyak-RW (gócképző) felmerülő egység-VRE Meni és egységnyi térfogatra eső, azaz. E. tól skerospgobrazovaniya származott (mm
x) és a növekedési sebesség (SR) a nukleációs sebességet növeljük, vagy a betétek a lineáris méretei a növekvő kristály az időegység (mm / s). Minél nagyobb a gócképződés sebessége és a növekedés, a gyorsabb a kristályosodási folyamat. Ha az egyensúlyi hőmérséklet Cree-formamidból Tn magok számának és a növekedési ütem nulla, és ezért th kristályosodásig. By mértékének növelése túlhűtésnél gócképződés sebessége és a növekedés üteme a kosár olvadó, bizonyos fokú túlhűtés érjük maxima-ma, majd csökken. C-cheniem visszavonták túlhűtés fokú-képződés sebessége származik nyakkal, és így számuk gyorsabban növekszik, mint a növekedési ütem. Az ilyen viselkedés a H3 és CP függ-nek mértékétől túlhűtés magyarázata a következő. Mivel a mértéke túlhűtés különbség Gibbs energiája folyadék-szilárd fém növekszik, amely eljárás létezik, növelve a kristályosodás, azaz. E. gócképződés sebessége és a növekedés. Azonban Obra-képződés és embrió növekedést igényel a diffúziós az atomok a folyékony fém. Ebben a tekintetben, a magas fokú túlhűtés (alacsony hőmérséklet) a csökkentett diffúziós sebessége a nukleációs és növesztési nehéz. Következésképpen a magok számának és a növekedési ütem csökkenése a-shayutsya. Igen alacsony hőmérsékleteken (magas fokú ismételt hűtés) a diffúziós mobilitása atomok olyan kicsi, hogy bolshoy- erősítés mennyiség Gibbs kristályosítva-ció nem elegendő a kialakulását a kristály-kristály-magok és a növekedés (H3 = O, SR = 0). Ebben az esetben, a kezelés után kell elérni amorf állapotban.
A szemcseméret. Minél nagyobb a gócképződés sebessége és kevésbé növekedési üteme őket, a kisebb a kristály mérete (szemcsék) nőtt egy egyetlen sejtmagból, és ezért nagyobb finomszemcséjű fémszerkezet lesz.
Egy kis mértékű túlhűtés (alacsony hűtési sebesség), a magok számának kicsi. Ilyen körülmények között, nagy szemek nyerhető. A növekvő mértékű túlhűtés gócképződés sebessége megnő, az összeg a Uwe-lichivaetsya és a szemcsenagyság a megszilárdult fém csökken.
fém szemcseméret nagyban befolyásolja a mechanikai tulajdonságokat. Ezek a tulajdonságok, különösen a szívósság és alakíthatóság, nagyobb, ha a fém egy finom gabona. A szemcseméret nem csak attól függ, hogy milyen fokú túlhűtés. A szemcseméret-a szem nevezzük nagy hatása fűtési hőmérséklet, és leadják a fémolvadék, a kémiai összetétele, és különösen a jelenléte a szennyeződések.