Зародыши кристаллов теория

Затвердевание, или кристаллизация. Процесс начинается с образования зародышей (см. теорию), на которые из жидкой (или газообразной) фазы затем осаждаются атомы, ионы или молекулы. Процесс затвердевания, или кристаллизации, можно подразделить на две части а) зародыше-образование и б) рост кристалла. [c.61]

Законы термодинамики второй 11 — 13, 38 первый 9, 10 Зародышеобразование 155 скорость 159, 160 классическая теория 228 Зародыши кристаллов 155—162, 227—230, 415, 416, 452, 453 [c.477]

Знание растворимости применяемых для матирования солей позволяет приблизительно определять количество зародышей кристаллов по разработанной Фольмером теории кристаллообразования [37, 38]. [c.38]

Наряду с изложенной существуют другие физические теории процессов деформирования и разрушения. Так, согласно одной из таких теорий зависимость долговечности от величины напряжения объясняется плавлением и вязким течением на границах кристаллов разрушение металла связано с возникновением в зоне нарушения кристаллической структуры на границах между кристаллами некоторого числа зародышей жидкой фазы. [c.28]

Количественная теория роста кристаллов, основанная на термодинамических представлениях, хорошо разработана [144]. Согласно представлениям этой теории, рост кристаллов с простой кубической решеткой из аров того же вещества, окружающего зародыш, происходит следующим образом. Атомы паров адсорбируются на поверхности кристалла, где имеются ступеньки и перегибы, одновременно происходит акт десорбции. За время между этими актами атом успевает из-за большой скорости поверхностной диффузии продиффундировать в более устойчивое положение, где он взаимодействует с двумя соседними атомами. Надо иметь в виду, что энергия осаждающегося на поверхность атома будет зависеть от того, какое место он на ней занимает, и тем сильнее, чем больше число соседей. Наименее устойчив изолированный атом на грани кристалла (рис. 64), который поэтому будет возгоняться в первую очередь. Наиболее прочно связанным будет атом, попадающий в дырку [8]. [c.180]

Основы теории кристаллизации разработаны основоположником металловедения Д. К. Черновым, который установил, что кристаллизация состоит из двух процессов зарождения мельчайших частиц кристаллов (зародышей, или центров, кристаллизации) (рис. 3, а) и роста кристаллов из этих центров (рис. 3,6). [c.14]

Для теории нуклеации важно определить работу образования критического зародыша. Обычно довольствуются следующим приближением. Реальный зародышевый кристалл заменяется эквивалентной изотропной сферой с поверхностным натяжением а. Требование эквивалентности означает сохранение величины при такой замене и справедливость выражения (2.2) или (2.16). Радиус сферы удовлетворяет условию (1.15), по явно не входит в (2.16). В последнем выражении удобнее перейти от разности давлений Ар = Рз — р разности температур АГ = Гц — Т, которая характеризует глубину вторжения в метастабильную область при заданном внешнем давлении Пусть при плоской границе раздела фаз давлениям р ж Рз соответствуют температуры равновесия То и Т. Считая разности Ар ж АТ малыми, имеем [c.66]

Особенно интересен самый начальный этап возникновения зародыша микротрещины, который может быть представлен как слияние нескольких дислокаций и образование полого ядра [112, 113, 119]. Действительно, уже при небольших скалывающих напряжениях 10 дн см дислокационные скопления в отдельных плоскостях скольжения могут достигать величины п 10 —10 . При этом оказывается, что расстояние между двумя ведущими дислокациями Xi 0,42 )1пх сокращается до нескольких Ъ, становясь меньше ширины дислокации [214], а силам отталкивания между ними, определяемым соотношением F = С6 /2я(1 — [x)xi [201], должны отвечать напряжения, достигающие так называемого теоретического значения критического скалывающего напряжения в идеальном кристалле, оцениваемого как С/2я — G/30 [215, 216]. Это означает, что в непосредственной близости от головы скопления выводы линейной теории утрачивают справедливость. Головным дислокациям оказывается выгодным слиться и образовать полое дислокационное ядро, как это изображено схематически на рис. 91. Преодолеваемый потенциальный барьер тем более мал, что начальное полое ядро еще не имеет развитой поверхности, т. е. значение избыточной свободной энергии а еще [c.176]

В эти же годы А. В. Степанов ответил на один из нерешенных и основных вопросов теории прочности о причине возникновения процесса скольжения в кристаллических телах. Он обнаружил, что линии скольжения возникают из мест локального воздействия силы на поверхность кристалла, т. е. из областей ее повреждения (царапины, вмятины, неровности поверхности). При этом усилия, необходимые для образования зародышей сдвига, оказались существенно большими, чем для их роста, п определяются прочностью самой решетки кристалла. [c.4]

Теория дислокаций в настоящее время получила исключительно большое развитие не только в направлении разработки теоретических основ, но также и экспериментального ее подтверждения. За последние годы проведен ряд тонких экспериментов, убедительно показывающих образование дислокаций в процессе роста кристаллов из паров или расплава. Так, например, современные оптические приборы позволили наблюдать образующиеся на растущей поверхности кристаллов ступеньки, содержащие дислокации. Наблюдение за спиральным ростом кристаллов удалось осуществить на карборунде [1], парафине [2], берилле [3], кадмии и магнии [4] и других Форма наблюдаемых ступенек роста (неполных атомных плоскостей) совпадает с предсказаниями теории Франка [5, 6], показавшего, что наличие дислокаций создает условия для роста кристалла без образования новых зародышей взамен выросших в полные атомные плоскости. Наблюдаемые на поверхности растущего кристалла спиральные ступеньки являются непосредственным доказательством существования дислокаций в реальных металлах. [c.16]

Далее Тамман построил эмпирические кривые зависимости скорости образования зародышей и скорости роста кристаллов от степени переохлаждения. Однако теория фазовых превращений получила развитие в последнее время главным образом в работах советских исследователей [4, 5, 6, 7, 8 и 9]. [c.381]

НЫХ зародышей. Однако Фольмер и Шульце наблюдали рост кристаллов иода при пересыщении паров иода менее 1%, причем минимальная наблюдавшаяся ими скорость роста была в раз больше предсказываемой по теории роста идеальных кристаллов. Это было значительным расхождением между теорией и экспериментом. [c.713]

Скорость фазового превращения вещества в объеме, кроме линейной скорости роста отдельных кристаллов, в общем случае зависит от вероятности Ро образования термодинамически устойчивых зародышей кристаллизации. Статистическая теория [135, 136] дает для количества закристаллизовавшейся фазы Ш [c.564]

По мнению А. П. Гуляева, это обусловлено тем, что температурная зависимость образующегося количества мартенсита определяется не разным числом зарождающихся центров, а различным размером возникающих мартенситных кристаллов [35]. Однако это плохо согласуется с данными об огромной и практически не зависимой от температуры скорости краевого роста отдельных мартенситных пластин в стали ( > 1 мм сек). Сторонники тепловой теории [5, 203] объясняют этот факт тем, что при постоянной скорости роста отдельных кристаллов объемная скорость мартенситного превращения должна определяться скоростью зарождения центров, которая зависит от температуры. При этом чем меньше скорость охлаждения, тем больше должно образовываться зародышей. Однако А. П. Гуляев [35] указывает, что при быстром охлаждении в области отрицательных температур ( < —50°) из-за резкого повышения упругопластических свойств аустенита не успевают развиваться пластическая деформация и связанный с нею процесс зарождения мартенситных кристаллов. Таким образом, точки зрения сторонников теории напряжений и тепловой теории по этому вопросу сблизились. Все же следует заметить, что с точки зрения теории напряжений удается найти более простое [c.183]

Ультразвук уменьшает поверхностную энергию а на межфазной границе кристаллы—расплав, что экспериментально доказано автором по скорости образования кристаллизационных зародышей / при спонтанной кристаллизации. Согласно теории флуктуации, эта скорость определяется формулой [c.39]

Теория образования зародышей, видимо, разработана лучше, чем теория роста зародышей. Однако для многих реальных кристаллов процесс образования зародышей может не зависеть от энергетических и термодинамических факторов, характеризующих развитие ступенек на поверхности кристалла. В таких случаях важную роль играют присутствующие на поверхности дефекты, которые могут служить постоянным источником ступенек. В частности было показано, что за счет винтовых дислокаций образуются фигуры роста в виде спирали (рис. 94). Ступенька сдвига, обусловленная спиральным ходом винтовой дислокации, не исчезает с добавлением новых атомов (см. рис. 33).При наличии винтовой дислокации спонтанное поверхностное образование зародышей становится ненужным, и степень пересыщения, необходимая для роста кристаллов, также становится значительно [c.203]

Затвердевание, или кристаллизация. Процесс начинается с образования зародышей (см. теорию), на которые из жидкой (или газообразной) фазы затем осаждаются атомы, ионы или молекулы. Процесс затвердевания, или кристаллизации, можно подразделить на две части а) зародыше-образоваиие и б) рост кристалла Структура расплава вблизи точки затвердевания мало отличается от структуры твердого тела. В связи с высокой интенсивностью теплового движения происходят постоянное образование и распад областей с упорядоченным (как в решетке твердого кристаллического тела) расположением частиц. Из-за большего, чем в твердом теле, расстояния между частицами в жидкости, которая уже не имеет однородной структуры, образуется динамически упорядоченное состояние. На рис. 1.140 — схема процесса затвердевания сплава с неограниченной растворимостью иа стадии зародышеобразо-вания. . [c.61]

С теоретической точки зрения любая жидкость при достаточно большой скорости охлаждения может избежать кристаллизации и перейти в стеклообразное состояние. Для каждой жидкости существует критическая скорость охлаждения R , необходимая для ее стеклования. Для жидкости достаточно высокой степени чистоты R можно теоретически предсказать, основываясь на общей теории образования и роста зародышей. При температуре Т имеется совершенно определенное количество кристаллов, для зарождения которых требуется некоторое время t. Процесс кристаллизации можно проследить при помощи так называемых ТТТ-диаграмм (temperature— time — transformation). Критическая скорость охлаждения R на ТТТ-диаграммах соответствует выступу на ТТТ-кривых, т. е. точке N( jv, Tjv) (см. рис. 2.14). [c.59]

При скорости нагрева 60 - 100°С/мин для всех вариантов исходной структуры образование 7-фазы начинается в низкокремнистых участках матрицы, причем преимущественными местами зарождения аустенитных кристаллов являются стыки и границы зерен феррита, а не межфазные поверхности раздела феррит - графит, несмотря ка наличие в образцах серий Б и В мелких графитных включений, расположенных в обедненных кремнием областях (рис. 36). Поскольку эти включения обладают повышенной растворимостью и обеспечивают пересыщение углеродом прилегающих областей ферритной матрицы в соответствии с флуктуацион-ной теорией, следовало ожидать образования зародышей 7-фазы именно здесь. Тем не менее аустенит в первую очередь появляется в менее обогащенных углеродом областях ферритной матрицы, на границах зерен и субзерен. Эти данные свидетельствуют о том, что в чугуне, так же как и в стали, образование аустенита по границам зерен связано прежде всего с их неустойчивостью с термодинамической точки зрения. Концентрационные же изменения играют вторичную роль, хотя, несомненно, оказывают влияение на а - 7-пре-вращение. [c.77]

Основы теории кристаллизации были разработаны более 100 лет назад основоположником науки о металлах — металловедения — Д.К. Черновым, который установил, что кристаллизация состоит из двух процессов зарождения мельчайших частиц твердого вещества, нгзыъг.шых зародышами, или центрами кристаллизации, и роста кристаллов из этих центров. При охлаждении металла ниже в различных участках жидкого металла образуются устойчивые, способные к росту кристаллические зародыши. С понижением температуры расплава количество зародышей возрастает. В реальных условиях центры кристаллизации образуются на тугоплавких неметаллических включениях. [c.11]

Предложенная Б. Я. Любовым [49, с. 5—15] теория нестационарного роста кристаллов (механизм формирования двумерных зародышей) позволяет оценить длительность периода и кинетику нестационарной стадии процесса. При быстром изменении условий, в которых развивается фазовое превращение, в частности в случае кристаллизации при резком охлаждении, учет нестацио-нарности процесса весьма важен. [c.64]

При вводе затравки на измельчение структуры слитка наряду с неизоморфными и изоморфными примесями влияют также эпитаксиальные примеси. Эпитаксиальная примесь, вызывая зарождение д. к. и ориентированный рост кристаллов на подложке, не является совершенно изоморфной по отношению к затвердевающему слитку, однако ее решетка в какой-то степени родственна кристаллам стали. Л. С. Палатник и И. И. Папиров [119, 120] уделяют большое внимание теории гетерогенного образования зародышей на подложках, характеру соответствия кристаллических решеток и дислокационной структуры поверхностных слоев подложки и кристаллизующейся пленки. В зависимости от температуры подложки и пересыщения газовой фазы образование зародышей может происходить по схеме пар-жристалл или пар- жидкость- -кристалл. [c.130]

X. М. Александрович и М. М. Павлюченко [2] развивают энергетическую теорию сорбции, которая учитывает кулоновское взаимодействие ионов кристалла и собирателя, а также энергию гидратации в процессах флотации минералов. Их расчеты показывают, что адсорбция собирателя путем замеш,ения катионов на поверхности минерала практически отсутствует, так как этому способствует всесильная гидратация. Поэтому они допускают сорбцию собирателя за счет образования устойчивого монослоя пз двухмерных зародышей (как прп росте кристаллов), состояш,их из катиона (RNHJ) и аниона (СГ) или менее устойчивого слоя из мицеллы собирателя. [c.440]

Возникновение смещанных адсорбционных кристаллов можно проще всего объяснить с помощью теории образования зародышей на чужеродной основе (см. 13.2.2. и 13.4). Странский и Крастанов предложили простую молекулярно-кинетическую модель образования смешанного кристалла с адсорбционным слоем (рис. 13.20). В этой модели рассматривается образование MOHO- или мультимолекулярных слоев примесного вещества без образования зародыша — путем непосредственного роста трехмерных зародышей. Подложкой служит растущая грань основного вещества (рис. [c.331]

Кинетику ориентированного осаждения вещества на чужеродной подложке можно также рассматривать с помощью теории роста, используя понятие работы отделения (Каишев, Блнзняков). Работы образования зародышей, пониженные вследствие осаждения на чужеродной подложке, выражаются соотношениями (13.43) и (13.44). Явление индукции возле ребер и ступеней (увеличение частоты появления ориентированно осажденных кристаллов вдоль ступенек на грани носителя) можно объяснить преимущественным образованием зародышей в соответствии с формулой (13.45). [c.342]

Основным структурным элементом такого включения является графитная пластина. Ее вид и выявляемое при ионной бомбардировке слоистое строение естественно связывать с гетеродесмичностью межатомных сил в графите. Значительная разница поверхностных энергий базисной и призменной граней кристалла графита должна приводить к анизотропии скорости роста граней. С позиций классической теории роста кристаллов преобладание продольного разрастания пластины (вдоль плоскости базиса) представляется закономерным, так как критическая величина двухмерного зародыша на базисной грани велика. Наличие же сильных ненасыщенных связей на призменных гранях позволяет предположить, что здесь критическая величина зародыша мала и даже возможен беззародышевый нормальный рост — путем последовательного присоединения атомов. До последнего времени обычно и принималось, что графитная пластина формируется путем послойного няпяста.ния гексагональных сеток, берущих начало от редко возникающих двухмерных зародышей. [c.31]

Это превращение должно совершаться при- -18° (точка перехода), однако оно практически происходит при более низких температурах в силу обычно наблюдаемого сильного переохлаждения р-модификации. Поэтому при обыкновенной (комнатной) температуре получаются кристаллы -модификации олова известного вида, называемого обычно белым оловом. Хотя эта модификация в условиях ниже +18 является уже неустойчивой, но переход ее в модификацию а (так называемое серое олово) не происходит при комнатной температуре, что можно объяснить, основываясь на теории Таммана число зародышей и скорость превращения для кристаллов этой модификации в данных условиях весьма малы. С понижением температуры ниже +18° число зародышей и скорость кристаллизации возрастают, и при температурах градусов на 20 ниже нуля процесс перехода -модификации в а-модификацию совершается сравнительно быстро вплоть до полного завершения превращения. Кристаллы р-модификации, изменяя свое внутреннее строение из тетрагональной призмы в решетку типа алмаза (фиг. 8), вместе с тем резко изменяют удельный вес с 7,3 до 5,5 и внешние очертания. При этом кристаллы а принимают такую форму, что не укладываются в плотную массу тесно прилегающих друг к другу зерен. Плотный, тягучий исходный -металл превращается в столь хрупкий, что легко рассыпается в порошок. Конечно, всякое изделие из олова должно при этом стать негодным. В практике это явление известно под названием оловянной чумы . Здесь аллотропическое превращение сопровождается полным изменением вида первоначальных кристаллов и образозанием довых, совершенно иных по величине и форме. [c.35]

Теория роста идеальных кристаллов предсказывает, что при росте кристалла из паров пересыщение (отношение данного давления паров к равновесному) должно быть порядка 10 для возникновения кристаллических зародышей, порядка 5 — для образования жидких капелек и около 1,5 — для создания на поверхности идеального кристалла двухмерных мономолекуляр [c.712]

По мере движения ступени и излома происходит застройка плоскости кристалла. Для дальнейшего роста необходимо образование двумерного зародыша, для чего требуются уже значительные пересыщения. Время ожидания (вероятность) такой флуктуации будет больше (меньше), чем время (вероятность), необходимое для образования изломов на ступенях. Поэтому согласно теории Косселя-Странского-Фольмера сингулярные грани должны расти прерывистым образом, и для их роста необходимо критическое пересыщение, которое обеспечивало бы образование двумерных зародышей. [c.185]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...