Задержка плавления частиц

Вместе с тем были выявлены некоторые важные особенности процесса плавления малых частиц. Наиболее интересен эффект задержки плавления, первоначально обнаруженный у частиц Bi размером 15—60 нм [621, 622]. Эффект состоит в том, что если группа частиц приблизительно равного размера выдерживается при температуре вблизи точки плавления массивного кристалла, то число частиц, остающихся твердыми, экспоненциально спадает со временем, хотя реальный процесс плавления каждой частицы, согласно данным киносъемки, протекает очень быстро за время 0,04 с. Характеристическое время т задержки плавления, при котором экспонента уменьшается в 2,71 раза, варьировалось от нескольких минут до примерно одного часа без существенной корреляции с размером и формой частиц. В частности, у тонких пластинок, имеющих протяженные грани (0001 , задержка плавления была столь значительна, что позволяла перегреть их на 7° выше точки плавления массивного кристалла при нормальной скорости нагревания, равной нескольким градусам в минуту. Автор работы [622] приписал необычное поведение частиц Bi существованию барьера для зарождения жидкой фазы на их поверхности. Однако задержка плавления отсутствовала у частиц РЬ [622, 625]. [c.212]

Как показал Спиллер [626], характер плавления частиц РЬ существенно зависит от их формы. Для округло-ограненных частиц диаметром 100 А на аморфной углеродной подложке были получены такие же результаты, как и в работе [625]. Приведенный в статье [626] снимок отчетливо демонстрирует сложное внутреннее строение твердых частиц, сосуществующих с расплавленными частицами. У таких частиц эффект задержки плавления отсутствовал. С другой стороны, этот эффект был обнаружен у эпитаксиально выращенных на графитовой подложке тонких пластинчатых кристаллитов размером 20—45 нм с отношением ширины к толщине (5 1) (10 1), имеющих преимущественно треугольный профиль. Плоскости 111 кристаллитов располагались параллельно плоскостям 0001 графита, а их оси <110> были параллельны оси <100> графита. Такие частицы плавились с задержкой при температурах несколько ниже (до 10°) точки плавления Тао массивного металла, но самые большие из них, кроме того, могли быть нагреты выше jToo на 2°. [c.212]

Задержку плавления Спиллер объясняет трудностью зарожде-лия жидкости на плотноупакованных гранях 111 пластинчатых кристаллитов. В подтверждение этого заключения он приводит экспериментальные результаты работ [627, 628]. В работе [627] методом дифракции медленных электронов не было обнаружено какого-либо изменения структуры граней (111), (100), (110) РЬ, (0001), (0112) Bi и (110) Sn вплоть до точки плавления массивного металла. Сток [628] непосредственно исследовал поверхностное плавление сферического монокристалла Си диаметром несколько миллиметров с помощью оптического микроскопа по различию светимости твердой и жидкой фаз. Он детектировал появление жидкой пленки толщиной в несколько монослоев немного ниже Гоо повсюду на сфере, за исключением мест выхода граней 111 и 100 . Отсутствие аномальных эффектов при плавлении округло-ограненных частиц РЬ в ранних работах, по мнению Спиллера, указывает на возможность по крайней мере некоторых граней плавиться ниже [c.213]

Так как с уменьшением размера частиц число составляющих их кластеров и, следовательно, результирующее взаимодействие между ними убывают, то это должно приводить в полном согласии с экспериментом к усилению явлений предплавления и прогрессивному понижению точки плавления. Однако поведение кластеров внутри частицы определяется взаимодействием их не только друг с другом, но также и с окружающей средой. В зависимости от того, какое из этих взаимодействий преобладает, очевидно, можно ожидать как понижение, так и повышение точки плавления. В случае островковых пленок металлов, когда частицы слабо связаны с аморфной подложкой, понижение точки плавления при уменьшении их размера является преобладающим процессом. Действительно, для таких пленок это подтверждается анализом температурного хода интенсивности дифрагированных электронов методом Вронского, а также прямым наблюдением в электронном микроскопе. Вместе с тем задержка плавления пластинчатых частиц РЬ, эпитаксиально выращенных на кристаллическом графите, может быть вызвана их взаимодействием с подложкой. [c.216]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...