Гетерогенное зарождение

В настоящее время предложены различные модели зарождения пор на границах зерен, которые позволяют качественно объяснить экспериментальные результаты, однако их использование для количественного описания процесса зарождения кавитационного повреждения весьма проблематично [256]. В связи с этим обратимся к анализу общих закономерностей зарождения пор на границах зерен [61, 345, 431]. Такой анализ можно провести на основе классической теории гетерогенного зарождения [256], из которой следует, что поры могут зарождаться на стыках трех или четырех зерен, у выступов и на включениях, расположенных на границах. Полученное в рамках указанной теории уравнение для скорости зарождения пор имеет вид [216, 256] [c.157]

В зависимости от способов образования зародышей различают гомогенную или гетерогенную кристаллизацию. В чистом от примесей жидком металле при охлаждении зародыши образуются из наиболее крупных фазовых флуктуаций жидкой фазы, выделение которых связано с флуктуациями энергии (гомогенное зарождение). В технических металлах всегда имеются дисперсные включения примесей, на поверхности которых и происходит образование центров кристаллизации (гетерогенное зарождение). [c.435]

Из сравнения энергетических условий образования трехмерных (гомогенное зарождение) и двумерных (гетерогенное зарождение) зародышей видно, что для образования плоского зародыша критического радиуса требуются меньшее переохлаждение и меньшая флуктуация свободной энергии, чем при гомогенной кристаллизации. [c.439]

Большинство применяемых в промышленности металлов содержит достаточное количество нерастворимых примесей и гетерогенное зарождение центров кристаллизации в их расплавах происходит при переохлаждениях 1...10 К. Для интенсификации процессов гетерогенной кристаллизации, а также в целях регулирования размеров кристаллитов в расплав вводят модификаторы или катализаторы зарождения, стимулирующие образование зародышей. Эти вещества могут быть соединениями, нерастворимыми в расплаве и хорошо им смачивающимися, т. е. значения краевого угла с образующейся твердой фазой невелики, или химическими элементами, которые образуют с жидким расплавом соединения, способствующие зарождению центров кристаллизации. [c.440]

Зародыши обычно образуются на границах зерен и субзерен, в скоплениях дислокаций, включениях, порах, что связано с уменьшением затрат на приращение поверхностной энергии. Распад также интенсифицируется после деформации, которая повышает плотность дислокаций. При медленном охлаждении и малой степени переохлаждения образуются близкие к равновесию стабильные фазы с некогерентными границами раздела. Для них характерно гетерогенное зарождение на высокоугловых границах зерен и скоплениях вакансий (кластерах). В результате возможно образование сетки выделяющейся фазы по границам зерен. [c.498]

Как известно, в общем случае процесс зарождения скоплений точечных дефектов в твердом теле в условиях облучения можно объяснить с помощью нескольких механизмов [26, 26] 1) гомогенное зарождение при случайной встрече двух и более диффундирующих одинаковых точечных дефектов 2) гетерогенное зарождение [c.197]

Рис. 28. Условие гетерогенного зарождения кристалла.

Распад твердого раствора или полиморфное превращение протекает с образованием фаз, имеющих состав, отличный от исходной матричной фазы, поэтому для гомогенного возникновения зародыша новой фазы критического размера необходимо наличие флуктуации концентрации. Чаще зародыши образуются в дефектных местах кристаллической решетки, на границах зерен, в местах скопления дислокаций, на включениях примесей и т. д. (гетерогенное зарождение). Это объясняется уменьшением работы образования зародышей (по сравнению с гомогенным зарождением), ускорением диффузионных процессов и тем самым облегчением получения концентрационных флуктуаций, необходимых для зарождения новой фазы. Рост зародышей новой фазы происходит неупорядоченным переходом атомов через границу раздела из исходной фазы во вновь образуемую. [c.46]

Конденсационный метод. Этот метод известен давно и в теоретическом плане изучен в наибольшей степени. Различают гомогенное и гетерогенное зарождение зародышей (кластеров). В первом случае зародыш возникает флуктуационно и изменение свободной энергии Гиббса составляет [c.117]

Гетерогенное зарождение обычно и при фазовых превращениях в твердых телах. Границы зерен, меж-фазные границы, поверхность, дислокации — образования по сравнению с идеальным кристаллом энергетически невыгодные. Следовательно, очень вероятно, что они станут местами предпочтительного образования зародышей. [c.212]

Таким образом, термодинамическим условием гетерогенного зарождения является то, что энергия поверхности раздела между зародышем и центром меньше энергии поверхностей раздела между жидкостью и центром и между жидкостью и зародышем. Чем больше эта разность, тем эффективней центр кристаллизации. Такими центрами могут оказаться Всевозможные включения, окисные пленки и даже стенки сосуда, в котором происходит кристаллизация. Аналогично ведут себя включения и частицы в твердом растворе. [c.174]

Центры гетерогенного зарождения в случае некогерентных и когерентных выделений могут быть различными. В первом случае превалирующее значение имеет выигрыш в поверхностной энергии и подходящим местом для гетерогенного образования зародыша может явиться граница зерна или поверхность включений. Для когерентного выделения решающее значение будет иметь уменьшение энергии упругой деформации. При наличии искажений постоянная решетки различна в различных участках твердого раствора и в одних участках соответствие с решеткой выделения будет больше, чем в других. Центрами внутренних напряжений (искажений), в частности, служат дислокации они могут быть благоприятными центрами возникновения когерентных выделений. [c.176]

Выделение на краевых дислокациях выгодней, чем на винтовых. С увеличением вектора Бюргерса и степени пересыщения (Л объемн. по абсолютной величине возрастает) вероятность гетерогенного зарождения увеличивается. Для оценки роли дислокаций можно указать на следующее из расчета по указанному, уравнению следует, что скорость выделения на дислокациях в 10 раз больше скорости гомогенного выделения. Экспериментальная проверка показывает, что влияние линейных дефектов более- сложно. Например, при сильном пересыщении сплава растет скорость не только гетерогенного, но и гомогенного выделения и размеры частиц в обоих случаях оказываются одинаковыми. Максимальное влияние дислокаций имеет место при средних степенях пересыщения [185]. [c.233]

Практически любой из элементов, применяемых для легирования сталей, может вызвать старение мартенсита, причем интенсивность упрочнения часто достигается при введении малых добавок второго компонента. Мартенсит замещения образуется при введении N1, Мп и Сг — элементов, резко ограничивающих и без того малую растворимость легирующих элементов в а-железе. Кроме того, распад твердого раствора протекает в матрице, имеющей высокую плотность дислокаций (10 . ..10 2см 2) [5]. Облегчение условий для гетерогенного зарождения упрочняющих комплексов способствует тому, что распад твердого раствора на разных стадиях происходит по всему объему с высокой скоростью и степенью равномерности. [c.162]

В первом случае уровень загрязнений пластины должен быть достаточным для того, чтобы примесь при той или иной разумной температуре образовывала пересыщенный твердый раствор. Тогда в процессе охлаждения загрязненной пластины этот пересыщенный раствор быстро распадается с образованием преципитатов в области, где сформированы центры для их гетерогенного зарождения. В результате между рабочей [c.68]

Существуют две группы гипотез зарождения кристаллов мартенсита гипотеза гомогенного и гипотезы гетерогенного зарождения. [c.11]

Большинство исследователей, изучающих мартенситные превращения, разделяют гипотезу гетерогенного зарождения. Однако Б. Я- Любов [6] на основе теоретического анализа термодинамики процесса зародышеобразования мартенсита пришел к выводу, что отклонение гипотезы гомогенного зарождения мартенсита недостаточно обосновано. [c.11]

Гипотезы гетерогенного зарождения, таким образом, исходят из наличия в переохлажденном аустените микрообъемов, характеризующихся особым строением.. Эти микрообъемы служат зародышами мартенсита. [c.11]

Все гипотезы гетерогенного зарождения мартенсита исходят из допущения, согласно которому в переохлажденном аустените появляются объемы, отличающиеся от него либо составом, либо строением. Состав, строение и размеры этих объемов различаются между собой. При температуре выше М рассматриваемые объемы (эмбрионы) находятся в неактивном состоянии (они как бы заморожены ). Активное состояние наступает только тогда, когда разность свободных энергий аустенита и мартенсита достигает определенной величины, что возможно при переохлаждении аустенита ниже М . [c.12]

Тот факт, что наличие пластичной прокладки на торцах деформируемого образца не удаляет полностью неоднородность распределения ямок травления на поверхности, свидетельствует в пользу того, что за их природу ответственны не только чисто поверхностные концентраторы (микровыступы, рельеф поверхности и т.п.),но и другого типа источники, которые находятся в объеме деформируемого кристалла. Если это предположение справедливо, то,по-видимому,указанные фигуры травления можно обнаружить не только на торце, но и на боковой поверхности деформированного образца. Действительно, металлографические данные па Ge, представленные на рис. ПО и 111, полностью подтверждают сделанное предположение. Более того, из рассмотрения рис. 110 четко видно, что наряду с явно гетерогенным зарождением дислокаций вблизи выявленных ранее травлением ямок на ростовых дислокациях, появившиеся четкие пирамидальные и с менее четкой объемной геометрией ямки расположены строго упорядоченно по горизонтальным линиям (см. рис. ПО, б), что, по-видимому, также свидетельствует в пользу их гетерогенного зарождения на ростовых неод породностях исходной структуры выращенного кристалла. [c.182]

Превращения при распаде твердого раствора протекают с образованием фаз, имеющих состав, отличный от исходной матричной фазы. Поэтому для гомогеЕиюго возникновения зародыша новой фазы критического размера необходимо наличие флуктуаций энергии и концентрации. Чем больше степень переохлаждения, тем меньше критический размер зародыша и требуемые для его образования флуктуации энергии и концентрации. Чаще зародыши образуются в дефектных местах кристаллической решетки, на границах зерен, в местах сконления дислокаций, на включениях примесей и т. д. (гетерогенное зарождение). Это объясняется уменьшением работы образования критического зародыша (по сравнению с гомогенным зарождением) и его размеров. [c.103]

Гетерогенное зарождение пор на различных несовершенствах кристалла (частицы включений, дислокации, границы зерна) происходит в некоторых металлах и сплавах при облучении в определенном температурно-дозном интервале [52, 53]. Однако не установлена четкая корреляция пространственного распределения пор с пространственным распределением выделений для всех исследованных материалов во всем температурно-дозном интервале порообразования. [c.124]

Ни одна из предложенных моделей — зарождение пор на газовых пузырьках, зарождение пор в каскадах смещения, гетерогенное зарождение пор, гомогенное зарождение пор с участием и без участия примесных атомов — не дает истинного описания процесса зарождения пор и только их совокупность позволяет воссоздать качественную картину процесса во всем температурно-дозном интервале порообразования. (Во всех моделях предполагается, что для зарождения пор наступает ранее насыщение.) [c.124]

Структура отливок зависит от параметров процесса кристаллизации жидкого металла в литейной форме. Гетерогенное зарождение центров кристаллизации и большая скорость охлаждения жидкого металла в форме обусловливают неравновесный характер кристаллизации отливок и получение метастабильной (квазикристаллической) и мелкокристаллической структуры. Формирование поверхностного слоя отливок в условиях реальной литейной формы происходит под влиянием следующих факторов и закономерностей [c.39]

Возможность гетерогенного зарождения заметно активизирует фазовые превращения. Это неоднократно подтверждалось экспериментами. В частности, чем грязнее пар, тем быстрее при переохлаждении он пре-рратится в воду. [c.212]

Добавление поверхностно-активного элемента — не единственный способ активизировать зародышеобра-зование. В запасе еще один мощный ресурс — гетерогенное зарождение. [c.252]

Малая величина угла 0 соответствует тому случаю, когда между зародышами и центром существует хорошее сцепление и авц < Ац. Когда кристаллизация происходит предпочтительно на каких-нибудь центрах, образоваме зародышей носит гетерогенный характер. Такое зарождение может иметь место при любой величине 0<18О°. Это отвечает условию аАц<авц + аАв. В этом случае число атомов в зародыше критического размера при гетерогенном образовании зародышей меньше, чем при гомогенном. Чем меньше величина 0, тем эффективней центр кристаллизации. Для гетерогенной кристаллизации степень переохлаждения существенно меньше, чем для гомогенной. При гетерогенном зарождении радиус зародыша не меняется, однако уменьшается число атомов в зародыше, благодаря чему возрастает вероятность достижения критической величины. [c.174]

Рассмотрим в свете сказанного вопрос о местах зарождения аустенит-ных участков. Как уже было отмечено, наблюдения многих авторов свидетельствуют о гетерогенном зарождении у-фазы. Однако возникновение аустенита вовсе не обязательно должно быть свя а1 по именно с поверхностью раздела феррита и карбидов, поскольку пред варительное значительное обогащение а-фазы углеродом не является необходимым условием для протекания а 7-превращения. Очень существенную роль в этом процессе играет само повышение свободной энергии на границах, в том числе на границах феррита, что облегчает формирование зародыша новой фазы в этих местах [17]. Именно поэтому, как указывали авторы цитированных выше работ [5 — 7], как правило, зародыш аустенита возникает не просто на поверхности раздела феррит-карбид, а в тех местах, где карбидные частицы располагаются по границам зерен. Эти места являются предпочтительными для образования у-фазы как в связи с присуствием самой поверхности, обеспечивающей возможность гетерогенного образования зародыша, так и в связи с концентрационными изменениями, которые, безусловно, облегчают образование зародышей 7-фазы в этих местах. Подробнее вопрос о местах формирования 7-фазы в pasHbix условиях будет обсужден в гл. III. [c.18]

В классической теории зародьпиеобразования обычно рассматривается гомогенное образование стабильного зародыша новой фазы, осуществляющееся в результате возникновения серии благоприятных энергетических флуктуаций. Однако в, большинстве случаев, как уже отмечалось, в твердой фазе имеет место гетерогенное зарождение, сопровождающееся меньшей работой образования зародыша. Если такие зародыши могут образовьшаться из существующих дефектов без термической активации, можно говорить о том, что образование зародыша в классическом смысле вообще не требуется. [c.69]

Выполненный анализ в значительной степени является формальным, поскольку величина п зависит от многих факторов и не может однозначно определять характер зарождения новой фазы в матрице. В реальном случае а -+т-превращения одновременно оказываются активными различные типы мест зарождения. Определенные описанным выше способом значения п указывают на тот преимущественный вклад, который вносят разные места зародышеобразования в развитие а - 7-превращения в сталях, находящихся в различных энергетических состояниях. Как следует из изложенного, для всех структур реализуется гетерогенное зарождение участков Т фазы преимущественно на 1Т)аницах зерен и в дефектных местах матрицы. После исчерпания этих мест наблюдается только процесс роста, практически не сопровождающийся возникновением новых эмбрионов. В деформированных же объектах искажения настолько значительны, что приводят к реализации бесцентрового процесса превращения. [c.71]

Явление ориентированного образования зародышей новой фазы объясняется с привлечением энергетических представлений, согласно которым форма и ориентировка этих зародышей в анизотропной среде должны соответствовать минимуму поверхностной энергии при данном объеме, а минимум поверхностной энергии обеспечивается при максимальном сходстве в расположении атомов на соприкасающихся гранях старой и новой фаз (принцип Конобеевского — Данкова). По данным Д. Мак Лина, на когерентной границе а- и 7-фаз поверхностная энергия уменьшается в 3 — 4 раза по сравнению с теми же значениями в случае неориентированного зародыша. В связи с этим критический размер когерентного зародыша аустенита на порядок меньше, чем некогерентного. Естественно, что это приводит к резкому увеличению вероятности образования когерентного зародыша. Выполненные И.Н. Ки-диным, М.А. Штремелем и В.И. Лизуновым расчеты показали, что вероятность появления некогерентного зародыша ничтожно мала по сравнению с когерентным. При этом, в соответствии с изложенным в гл. П, в основном реализуется гетерогенное зарождение "у-фазы, связанное с меньшими затратами энергии. [c.85]

Для образования равноосной микроструктуры при быстром затвердевании должны выполняться два условия [482] низкая скорость роста эпитаксиальных кристаллов, позволяющая получить переохлажденный расплав, и наличие достаточного количества центров зарождения в расплаве, обеспечивающее гетерогенное зарождение равноосных зерен. Эти условия были реализовны при лазерном плавлении специально приготовленных сплавов. [c.295]

Наиболее заметным является эффект упрочнения благодаря старе нню легированного мартенсита замещения при нагреве предварительно закаленного (или закаленного и деформированного) сплава на 400— 650 °С вследствие развития процессов распада пересыщенного твердого раствора н образования высокодисперсных равномерно распределенных частиц ннтерметаллидных фаз когерентно связанных с матрицей Под черкнем что в рассматриваемых сталях распад твердого раствора про текает в матрице имеющен высокую плотность дислокации Это облег чает условия гетерогенного зарождения упрочняющих фаз способствует распаду пересыщенного твердого раствора [c.197]

Смысл процесса геттерирования заключается в удалении загрязняющей примеси из активной области приборной композиции путем ее локализации в определенной фиксированной области пластины, где она не может повлиять на характеристики создаваемых приборов. В основе процессов геттерирования лежат фундаментальные физические процессы, связанные либо с контролируемым формированием центров гетерогенного зарождения преципитатов при распаде пересыщенного твердого раствора загрязняющей примеси, либо с формированием среды, обладающей повышенной (по сравнению с рабочей областью приборной структуры) растворимостью загрязняющей примеси. [c.68]

Рассмотрим теперь энергетические особенности наиболее распространенной схемы гетерогенного зарождения дислокаций - образование их вблизи поверхностных ступенек. Возможная схема генерации дислокации поверхностными ступеньками приведена на рис. 58 [128]. Ступеньки разных знаков А н В превращаются при растяжении кристалла в дислокации А" н в в разных шстемах скольжения I и II. Моноатомная ступенька на поверхности способна образовать не только единичную дислокацию, но при определенных условиях может действовать как источник множества дислокаций по двум системам скольжения. Коэффициент концентрации напряжений К на ступени роста выражается формулой [341] К = 1 +а(а/г) , где а — высота ступеньки г — радиус кривизны ее основания а — постоянный коэффициент. [c.90]

Как отмечалось в п. 4.1, преимущественными источниками сдвигообра-зования в кристаллах обычно являются различные источники гетерогенного типа, расположенные как в объеме кристалла, так и на его поверхности. Причем этот вариант обычно принимается как основной механизм размножения дислокаций именно в тех случаях, когда эксперимент показывает низкий уровень внешне приложенных напряжений. При этом большинство авторов, как правило, предполагает, что напряжение гетерогенного зарождения равно теоретическому напряжению сдвига. Однако в работах [121, 129, 343, 344] было показано, что реализация теоретической прочности кристалла на сдвиг при гетерогенном зарождении является лишь частным случаем безактивационного зарождения дислокаций, оценивающим лишь верхний предел максимального напряжения (или критического параметра несоответствия) вблизи инородного фазового включения или какого-либо другого типа концентратора напряжений. Поэтому напряжение гетерогенного зарождения дислокаций чаще всего значительно меньше теоретической прочности кристалла на сдвиг и является функцией типа, размера, геометрической формы включения, а также величины параметра несоответствия [343,344]. [c.91]

Таким образом, в более общем случае процесс гомогенного и гетерогенного зарождения дислокаций следует рассматривать с позиций обычного термоактивируемого процесса, в котором должна проявляться зависимость энергии активации и активационного объема от уровня приложенных напряжений. [c.95]

Рис. 61. Различные варианты гетерогенного зарождения дислокаций на свободной поверхности по Хирту [121]

Кроме того, были определены значения т,. для следующих трех вариантов гетерогенного зарождения дислокаций на поверхностных ступеньках, представленных на рис. 61 с образованием ступеньки при зарождении и движении дислокационной полуцетли с винтовыми компонентами (вариант в), с полным поглощением ступеньки при образовании полупетли (вариант с) и частичным поглощением (вариант d). При этом вышеприведенные уравнения трансформировались таким образом, что в них уменьши лись вдвое члены, выражающие работу сдвиговой деформации (1/2я/- тй вместо пг тЬ) и соответственно энергию дислокации, поскольку у поверх- [c.97]

Гетерогенное зарождение дислокаций вблизи поверхностных ступенек в металлах с низкой энергией дефектов упаковки и высокой поверхностной энергией происходит при напряжениях, заметно меньших теоретической прочности Ттеор- При ЭТОМ т . резко снижается с повышением температуры, составляя 1/ЗТтеор фи 300 К и 1/Штхеор вблизи температуры плавления (см. табл. 2). [c.98]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...