Зародыши кристаллов скорость образования

Свойства сплавов зависят от образующейся в процессе кристаллизации структуры. Подструктурой понимают наблюдаемое кристаллическое строение сплава. Процесс кристаллизации начинается с образования кристаллических зародышей — центров кристаллизации. Скорость кристаллизации зависит от скорости зарождения центров кристаллизации и скорости роста кристаллов чем больше число образующихся зародышей и скорость их роста, тем быстрее протекает процесс кристаллизации. Структура сплава зависит от формы, ориентировки кристаллических решеток в пространстве и скорости кристаллизации. [c.6]

Поэтому при больших степенях переохлаждения (низких температурах) вследствие уменьшения скорости диффузии (коэффициента диффузии D) (рис. 22) образование зародышей и их рост затруднены. Вследствие этого, число зародышей и скорость их роста уменьшаются. При очень низких температурах (большой степени переохлаждения) диффузионная подвижность атомов столь мала, что большой выигрыш объемной свободной энергии AF при кристаллизации оказывается недостаточным для образования кристаллических зародышей и их роста (ч. 3. = О, с. р. = 0). В этом случае после затвердения должно быть достигнуто аморфное состояние. Для металлов в обычных условиях реализуются лишь восходящие ветви скорости образования зародышей (ч. з.) и скорости роста (с. р.) (рис. 22 сплошные линии). Металл в этих условиях затвердевает раньше, чем достигаются степени переохлаждения, вызывающие снижение ч. з и с. р. Скорость образования зародышей и линейная скорость роста кристаллов определяют скорость кристаллизации. Средняя скорость изотермической кристаллизации о с увеличением степени переохлаждения, как и ч. 3. и с. р. сначала растет, достигает максимума, а затем падает (рис. 22). [c.35]

Величина зерна. Чем больше скорость образования зародышей и меньше скорость их роста, тем меньше размер кристалла, выросшего из одного зародыша (зерно), и следовательно, более мелкозернистой будет структура металла. [c.35]

Как указывается в работе [19], имеется высокая вероятность образования плоских зародышей растворения твердого тела (моно-атомных углублений) на тех участках поверхности, на которых плотность энергии решетки и химический потенциал больше такими местами прежде всего являются окрестности выхода краевых дислокаций. Поскольку на грани совершенного кристалла образование зародышей растворения носит случайный характер и требует относительно больших затрат энергии, то, если скорость такого растворения невелика, на грани реального кристалла, растворяющегося с заметной скоростью, образование зародышей должно происходить в местах пересечения дислокаций с поверхностью кристалла, т. е. в очагах локального плавления, где АР = = ст и указанные выше условия проявления механохимического эффекта могут выполняться (по крайней мере, для участков металла в состоянии медленного растворения в не слишком агрессивных электролитах). [c.26]

Чем больше скорость образования зародышей кристаллов, тем мельче будут кристаллы в осадке, тем лучше будут механические свойства покрытия. [c.26]

При применении первого способа вводимые элементы должны иметь небольшую растворимость по отношению к основным элементам сплава или должны образовывать соединения с другими элементами в виде дисперсных частиц. Тогда они эффективно подавляют рост зерен. По второму способу сплав, находящийся в жидком состоянии, быстро охлаждается, например путем разбрызгивания на охлаждаемые водой вращающиеся валки. Сплав затвердевает мгновенно, зародыши кристаллов не растут, получается тонкая кристаллическая структура. При применении третьего способа предварительно получают мелкий порошок, который затем спекают при высокой температуре и высоком давлении. При этом дисперсный кристаллический порошок сохраняется в исходном состоянии. Этот способ так же эффективен, как и способ обеспечения высокой скорости образования зародышей. [c.130]

Форма растущих кристаллов зависит не только от условий их столкновения между собой, но также от состава сплава, наличия примесей и условий охлаждения. Механизм образования кристаллов в большинстве случаев носит так называемый дендритный характер. При дендритной кристаллизации рост зародышей кристаллов происходит с неравномерной скоростью. После образования зародышей их развитие идет главным образом в тех направлениях решетки, которые имеют наибольшую плотность расположения атомов (минимальное межатомное расстояние). В этих направлениях возникают длинные ветви будущего кристалла — оси первого порядка (рис. 1.6). От осей первого порядка под определенными углами растут новые оси — оси второго порядка 1, от осей второго порядка — оси третьего порядка 2. По мере кристаллизации образуются оси более высокого порядка (четвертого, пятого, шестого и т. д.), которые постепенно заполняют все промежутки, ранее занятые жидким металлом. [c.12]

Скорость процесса и окончательный размер кристаллов при затвердевании определяются соотношением между скоростью образования центров кристаллизации и скоростью роста. Первая измеряется числом зародышей, образующихся в единицу времени в единице объема (мм с" ), вторая — увеличением линейного размера растущего кристалла в единицу [c.71]

Рис. 3.4. Изменение скорости образования зародышей v, и скорости роста кристаллов р в зависимости от степени переохлаждения ДГ

Для металлов, которые в обычных условиях кристаллизации не склонны к большим переохлаждениям, как правило, характерны восходящие ветви кривых. При небольших степенях переохлаждения, когда зародыш критического размера велик, а скорость образования зародышей мала, при затвердевании формируется крупнокристаллическая структура. Небольшие степени переохлаждения достигаются при заливке жидкого металла в форму с низкой теплопроводностью (земляная, шамотовая) или в подогретую металлическую форму. Увеличение переохлаждения происходит при заливке жидкого металла в холодные металлические формы, а также при уменьшении толщины стенок отливки. Поскольку при этом скорость образования зародышей увеличивается более интенсивно, чем скорость их роста, получаются более мелкие кристаллы. [c.72]

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 п = О 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. [c.31]

Когда в результате превращения образуется двухфазный продукт (например, двухфазный пластинчатый агрегат с некогерентной поверхностью раздела), скорость образования зародышей может зависеть от времени по совершенно иным причинам. Хотя такие превращения связаны с изменением состава, имеет смысл кратко остановиться на этом вопросе. Критические условия для роста упомянутого агрегата определить очень трудно, поскольку при этом образуется по крайней мере два кристалла по одному для каждой из возникающих фаз. Предположим, что одна из фаз зарождается на границах зерен, а вторая — на поверхности образовавшихся частиц первой фазы с постоянной скоростью относительно единицы площади такой поверхности. Общая скорость зарождения будет тогда иметь временную зависимость, равную временной зависимости увеличения площади поверхности этой первой фазы. В случае постоянной скорости образования зародышей первой фазы и параболического закона роста этих зародышей общая ско- [c.247]

Другим эффектом, связанным со значительным изменением объема при росте участков серого олова, является возникновение очень больших напряжений как в матрице, так и в новой фазе. В пластичном белом олове эти напряжения частично снимаются путем пластической деформации, в сером же олове напряжения очень быстро приводят к возникновению трещин, результатом чего является характерное растрескивание продуктов превращения. Компактные образцы серого олова могут быть получены при использовании исходных тонких пластин или проволок белого олова этим способом могут быть выращены и монокристаллы серого олова. Специфические черты превращения приводят к тому, что оно при нагревании почти полностью определяется скоростью образования зародышей, и к тому моменту, когда из-за возникновения трещин рост прекращается, все кристаллы белого олова достигают примерно одинакового размера. [c.286]

Хотя слой образуется не из основного материала, тем не менее обработка поверхности перед фосфатированием играет немаловажную роль, так как именно этим обусловливается скорость образования зародышей кристаллов и скорость их роста. Однако для современных быстродействующих электролитов эти влияния не так сильны. Данные о фосфатных покрытиях приведены в табл. 14.15, откуда видно, что способ фосфатирования и обработка покрытия в ванне определяются его назначением. [c.720]

Образование центров кристаллизации и их рост можно видеть на следующей схеме (рис. 22). Предположим, что в жидком металле в течение 1 сек возникает пять зародышей кристаллов, которые растут с определенной скоростью. К концу второй секунды эти зародыши выросли до некоторых размеров и возникли еще пять новых зародышей кристаллов. Этот процесс кристаллизации продолжается до тех пор, пока не исчерпается вся жидкая фаза металла (см. рис. 22, 7 сек). Пока зародыши растут свободно, они име от [c.74]

Температура фосфатирующего раствора, как и его концентрация — один из важнейших факторов, контролирующих процесс образования и свойства фосфатной пленки. Известно, что важную роль играет температура при кристаллизации солей из водных растворов. С повышением температуры уменьшается продолжительность индукционного периода кристаллизации [28—30], снижается устойчивость пересыщенных растворов [31] и увеличивается скорость кристаллизации солей из раствора [32—36] за счет уменьшения работы образования зародышей [37] и повышения скорости роста кристаллов [38]. Перемешивание раствора также способствует ускорению кристаллизации, которая начинается уже при меньшем его пересыщении [39]. При повышении температуры раствора скорость роста кристаллов несколько опережает скорость образования зародышей, способствуя формированию более крупнокристаллической модификации [40]. [c.75]

Предварительное травление металла оказывает отрицательное влияние не только при обычном способе фосфатирования, по и при фосфатировании в присутствии ускоряющих добавок. Наблюдения В. Маху [130] показали, что продолжительность фосфатирования протравленной стали в цинкфосфатном растворе, содержащем нитрат цинка, увеличивается с 3 до 10 мин, а значение потенциала фосфатной пленки снижается с 0,15 до 0,05 в. По данным Л. Шустера [117], влияние травления металла с образующейся при этом на его поверхности пленке загрязнений сказывается в меньшей степени при фосфатировании в присутствии окислителей, чем при обычном способе. Отрицательное влияние травления металла проявляется незакономерно. Наблюдаются колебания в результатах фосфатирования протравленного металла, что связано с влиянием пленки загрязнений на скорость образования и числа зародышей кристаллов. [c.98]

При рассмотрении влияния различных факторов и условий электролиза на структуру осадка можно утверждать, что любой из факторов, затрудняющих рост кристаллов при осаждении металлов, способствует повышению относительной скорости образования новых центров кристаллизации (зародышей), т. е. получению осадков мелкокристаллической структуры. [c.219]

Из всех способов оксидирования стали наиболее полно исследовано химическое оксидирование в щелочных растворах. Взаимодействуя с горячей концентрированной щелочью, железо растворяется и образует закисные соединения. Введение в раствор окислителей изменяет ход процесса и приводит к образованию на металле окисной пленки. Она состоит в основном из магнитной окиси железа. Формирование пленки начинается с появления на металле ее кристаллических зародышей. [1]. Разрастаясь, они образуют сплошной слой окисла. По мере того как окисел покрывает металл, изолируя его от воздействия электролита, уменьшается скорость растворения железа и образования пленки. Скорость роста пленки и ее толщина зависят от соотношения скоростей образования центров кристаллизации и роста отдельных кристаллов. При большой скорости образования зародышей кристаллов количество их на поверхности металла быстро увеличивается — кристаллы смыкаются, образуя тонкую сплошную пленку. Если же скорость образования зародышей невелика, то до того, как они сомкнутся, увеличится высота каждого зародыша, и пленка достигнет большей толщины, чем в первом случае (фиг. 1). [c.6]

Количество образующихся зародышей также зависит от концентрации разряжающихся ионов при снижении концентрации происходит уменьшение скорости образования зародышей и увеличение общего числа кристаллов. Последнее связано с тем, что при одном и том же перенапряжении в разбавленных растворах скорость диффузии ионов к поверхности зародышей ниже, чем в концентрированных растворах, в результате чего уменьшается расстояние между возникающими зародышами и возрастает их общее количество. [c.32]

При химическом оксидировании стали превышение скорости возникновения на поверхности металла зародышей пленки над скоростью роста отдельных кристаллов приводит к быстрому их смыканию, изоляции металла от раствора и формированию малопористого оксидного слоя небольшой толщины. Если же скорость образования зародышей относительно невелика, создаются условия для их роста и формирования оксидного слоя большей толщины. Отсюда следует, что результат процесса зависит от того, как состав рабочего раствора и режим обработки будут влиять на скорости указанных реакций. Повышение концентрации щелочи способствует росту толщины покрытия, но в чрезмерно концентрированном растворе на поверхности металла образуется рыхлый осадок гидроксида железа, что ухудшает защитные свойства пленки. Увеличение концентрации окислителя способствует повышению скорости возникновения зародышей оксида и, как следствие этого,— формированию пленки небольшой толщины. В этом же направлении действует повышение температуры раствора. [c.261]

Следовательно, с увеличением степени переохлаждения (или с понижением температуры кристаллизации) размер критического зародыша уменьшается, тогда и работа, необходимая для его об-разова1птя, будет меньше. Поэтому с увеличением стеиени переохлаждения АТ, когда к росту способны зародыши все меньшего размера, сильно возрастает число зародышей (центров) кристаллизации (ч. з.) или скорость образования этих зародышей (с. р.) (см. рис. 22) Рост зародьппей кристаллизации происходит в результате перехода атомов из переохлажденной л идкости к кристаллам. Кристалл растет послойно, при этом каждый слой имеет одноатомную толщину. Различают два элементарных процесса роста кристаллов, [c.33]

В случае сильного перегрева металла, быстрого охлаждения, высокой температуры литья и спокойного заполнения формы зона удлиненных дендритных кристаллов может полностью заполнить весь объем слитка (см. рис. 2, а). При низкой температуре литья, очень медленном охлаждении (например, в серединных слоях крупных отливок) создаются условия для возникновения зародышей кристаллов в средней части слитка. Это приводит к образованию во внутренней части отливки структурной зоны < У, состоящей из равноосных, различно ориентированных дендритных кристал.штов (рис. 24). Размеры их зависят от степени перегрева жидкого металла, скорости охлаждения, наличия иримесей и др. [c.39]

Таким образом, интенсивность накипеобразования определяется скоростью передвижения Са(НСОз)2 к поверхности нагрева и интенсивностью образования кристаллов. Скорость кристаллизации характеризуется скоростью возникновения центров кристаллизации (т. е. зрелых зародышей) и линейной скоростью кристаллизации. [c.83]

Зависимость скорости образования зародышей, т. е. числа центров (ч. ц.) и линейной скорости роста кристаллов (с. к.) от степени переохлаждения. Эта зависимость устанавливается опытным путем. Увеличение степени переохлаждения, понижаюш,ее размеры критического зародыша, уменьшает работу, необходимую для его образования, поэтому скорость образования зародышей, т. е. число кристаллических центров (ч. ц.), в единицу времени в единице объема (1 m Imuh) резко увеличивается и достигает максимума (фиг. 25). Затем при дальнейшем увеличении переохлаждения отрыв и перемещение атомов затрудняются вследствие увеличения энергетического барьера Q (энергии активации), и скорость самопроизвольного зарождения д1 ентров понижается. [c.43]

Отличительная особенность этих аппаратов состоит в том, что благодаря интенсивной циркуляции горячий питающий раствор предварительно смешивается с уже охлажденным маточным раствором. В результате такого смешения температура раствора становится всего лишь на несколько градусов (или даже десятых долей градуса) выше температуры кипения при данном вакууме, и при самоиспаре-нии раствора в нем возникает сравнительно небольшое пересыщение. Кроме того, путем циркуляции в зоне кипения раствора поддерживается большое количество кристаллов. Они при своем росте быстро снимают пересыщение, снижая тем самым скорость образования новых зародышей. [c.546]

При низких плотностях тока поляризация невелика, что способствует осаждению грубозернистых осадков. По мере увеличения плотности тока скорость образования кристаллических зародышей возрастает и покрытие становится мелкозернистым. При очень больших плотностях тока концентрация ионов металла в прикатод-ном слое резко уменьшается, вследствие чего кристаллы обнаруживают тенденцию к росту в направлении тех слоев раствора, где концентрация этих ионов выше. На покрытии образуются наросты (дендриты). Дальнейшее увеличение плотности тока ведет к образованию пористых и губчатых осадков. [c.217]

Весьма эффективны эксперименты, выполненные in situ в колонне электронного микроскопа. Они позволяют проследить за поведением аморфных сплавов при нагреве и пластической деформации. Нагрев тонкой фольги дает возможность проследить за морфологией и кинетикой процесса кристаллизации. Удается не только выявить структуру первой кристаллической фазы (как правило, метастабильной), но и вычислить скорость образования зародышей и скорость роста кристаллов в аморфной матрице (12.91. В качестве примера на рис. 2.8 представлена электрон- [c.167]

Особый интерес в связи с необычайно большим изменением объема при превращении представляет превращение тетрагональной модификации олова (белого олова) в кубическую (серое олово). Огромное изменение объема приводит к очень большой величине упругой энергии (составляющей при 0° С около 5 ккал г-атом, т. е. примерно в 10 раз больше изменения свободной энергии при превращении), что в соответствии с уравнением (1) практически делает невозможным гомогенное зарождение. Благодаря этим обстоятельствам можно получить прямое подтверждение роли образования зародышей в процессе превращения. Таким подтверждением служит инициирование превращения в результате натирания поверхности белого олова маленькими частицами серого олова. Эта прививка эквивалентна процессу внесения затравки для предотвращения переохлаждения при затвердевании или для облегчения кристаллизации из жидкого раствора. Ряд исследователей указывал, что спонтанно зародыши серого олова никогда не образуются даже в несовершенных кристаллах. Скорость превращения сильно зависит от формы образца и от его термической истории. Для образцов, не претерпевавших превращения, характерен длительный инкубационный период, после же нескольких циклов превращения небольшое число зародышей существует в каждой частице уже к началу превращения. Эти зародыши связаны, вероятно, с неиревратившимися участками серого олова, и в этом случае кинетика превращения при охлаждении может быть описана уравнением (39) с п = д. [c.285]

Получаемые по этому способу фосфатно-оксидные покрытия по внешнему виду мало отличаются от пленок, образуемых при щелочном оксидировании (воронении), а по принципу своего образования и составу электролита относятся к типу пленок, получаемых при фосфатировании. Вследствие высокой концентрации окислителя возрастает скорость возникновения зародышей кристаллов и количество их, в результате чего рост отдельных кристаллов ограничивается и толщина пленки остается в пределах 1- 3 мк. Цвет пленки зависит, главным образом, от состава обрабатываемого металла и состояния его поверхности. На полированной поверхности деталей из углеродистой стали покрытие имеет черный цвет, а на изделиях из легированной стали оно приобретает серый цвет. На опескоструенной поверхности цвет пленки изменяется от черного до темно-серого. [c.101]

Указанный эффект связан с увеличением скорости образования зародышей кристаллов. Не изменяя непосредственно механизм кристаллизации солей, действие ультразвука подобно влиянию температуры или перемешиванию [174], а также наличию примеси [175] — оно способствует ускорению кристаллизации и изменяет дисперсность и форму образуюнщхся кристаллов. [c.106]

Характер металлического осадка на катоде зависит от соотношения скоростей образования зародышей кристаллов и их роста. Чем большее число кристаллических зародышей возникает в единицу времени, тем более мелкозернистый осадок образуется на катоде. Наоборот, если условия электролиза способствуют преимущественному росту отдельных кристаллов, то выделяется глубококристаллический осадок металла. Установлено, что для возникновения новых зародышей кристаллов необходима более высокая катодная поляризация, чем для дальнейшего их развития и формирования, что является основным условием образования мелкокристаллической структуры осадков. Как известно, характер осадков и величина катодной поляризации зависят от природы металла. [c.142]

Из изложенного можно сделать вывод, что величина кристаллов в электролитических осадках определяется соотношением скоростей образования кристаллических зародышей и их роста, в котором большую роль играют диффузионные и пассива-ционные явлееия. Чем больше относительная скорость образования зародышей, т. е. чем больше образуется новых кристаллов в единицу времени, тем более мелкозернистыми должны быть осадки, и наоборот. Так как для образования кристаллических зародышей требуется более высокое перенапряжение, чем для продолжения их роста, то можно сказать, что условия электролиза, способ ствующие повышению перенапряжения или катодной поляриза ции, будут обеспечивать получение мелкозернистых осадков на катоде. Из этого также следует, что факторы, влияющие на катодную поляризацию, должны соответственным образом изменять и структуру осадков. К таким факторам, кроме природы и состояния покрываемой поверхности, относятся природа и концентрация ионов выделяемого металла, плотность тока, температура [c.20]

При заполнении полости формы металлом нагревается поверхность слоя формы и постепенно затвердевает металл с образованием кристаллической решетки. Зародышами кристаллов могут быть таКНче продукты металлургических процессов, вокруг которых образуются кристаллы. Они располагаются в отливке перпендикулярно к охлаждаемой поверхности. Скорость затвердевания металла в отливке неравномерна. В утолщенных местах отливки металл затвердевает значительно медленнее вследствие нагрева формы, чем в тонких сечениях. [c.94]

При прочих равных условиях скорость процесса кристаллизации н строение металла после затвердения зависят от числа зародышей ч.з (центров кристаллизации), возникающих в единицу времени и в ед 1ннце объема, т. е. от скорости образования зародышей (1/см -с) скорости роста (с.р) за родышей, или скорости увеличения линейных размеров растущего кристалла в единицу времени (мм/с). [c.40]

Главными особенностями мартенситного превращения являются (по Г. В. Курдюмову) 1) большая скорость образования зародышей и большая скорость роста их при низких температурах большая скорость образования и роста зародышей объяс-Н5ЩСЯ небольшим относительно смещением атомов при превра-щЛии аустенита в мартенсит 2) ограииченный рост кристаллов мартенсита кристаллы быстро растут до определенного предела, после чего рост прекращается 3) быстрое затухание превращения при остановке охлаждения. [c.137]

Кристаллизация расплавленной стекломассы, расстекловы-вание , или зарухание , нарушают нормальные условия выработки стеклянных изделий и портит стекло. Способность стекломассы к кристаллизации зависит от скорости образования кристаллических зародышей Kv и от скорости роста зародышей в кристаллы Ке- Чем больше /Сц и /Сг и меньше разность температур, тем легче кристаллизуются стекла, так как скорость образования центров кристаллизации велика, и кристаллы растут интенсивно. [c.48]

Процесс формирования окисной пленки определяется составом оксидировочного раствора и режимом работы. При большой концентрации окислителя возрастает скорость окисления и образования зародышей кристаллов. В растворах с меньшей концентрацией окислителей эти процессы происходят медленнее, и пленка достигает большей толщины. Повышение концентрации едкого натра приводит к утолщению пленки. Однако [c.6]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...