Ячеистая структура поверхности раздела

Как уже было сказано выше, вследствие существования зоны переохлажденного расплава у поверхности раздела макроскопически плоская поверхность раздела становится нестабильной относительно поверхности раздела, имеющей ячеистую структуру. В д)езультате случайно возникающие изменения формы поверхности раздела теперь не исчезают, а развиваются. Условие оптимизации, выраженное уравнением (24), будет приводить к превращению гладкой поверхности раздела в ячеистую, если при выполнении всех граничных условий выступающие части (головки) ячеек могут продвигаться в расплав дальше, чем гладкая поверхность раздела. Это означает, что в случае чистого материала при положительном температурном градиенте G никакие стабильные изменения формы поверхности раздела невозможны. Действительно, если на поверхности раздела образуется искажение, выступ, его равновесная температура плавления понижается вследствие эффекта Гиббса — Томсона, выступ будет рассасываться и поверхность останется плоской. Однако в расплаве, содержащем примеси, появление выступа на поверхности раздела вызывает, кроме того, боковую диффузию примесей, вследствие чего концентрация примеси вблизи выступа уменьшается, а равновесная температура плавления соответственно возрастает. Сегрегация примеси будет также уменьшать S.H. Если общий эффект изменения Ti и АЯ таков, что кончики ячеек Могут продвигаться быстрее плоской поверхности раздела, в отношении образовавшейся ячеистой структуры поверхности раздела будет выполняться уравнение (24), и при наличии концентрационного переохлаждения эта структура станет стабильной. [c.184]

Расположение дислокаций, образующихся вследствие сегрегации примесей, обусловленной ячеистой структурой поверхности раздела, показано на фиг. 31. Для оценки плотности дислокаций можно использовать уравнение (33), заменив в нем l/d яа 2/а а — ширина ячейки). В данном случае п 10 — 10 см в зависимости главным образом от величины /АС. [c.198]

Фиг. 31. Предполагаемая картина распределения в кристалле дислокаций, образующихся вследствие сегрегации примеси при ячеистой структуре поверхности раздела кристалл — расплав во время роста [21].

Если в расплаве имеются гетерогенные зародыши, которые могут вызывать образование твердой фазы при переохлаждении 8Тс, тогда везде, где в расплаве концентрационное переохлаждение превышает бГс, будут образовываться в большом количестве случайные кристаллы. Таким образом, условие образования случайных кристаллов может быть выражено аналогично условию возникновения ячеистой структуры поверхности раздела [c.207]

Ячеистая структура поверхности раздела 181 [c.483]

Уравнение (25) было экспериментально подтверждено в опытах со свинцом и оловом. Однако, как и ожидалось, исходная нестабильность не сразу приводила к возникновению ячеистой структуры было обнаружено, что для того, чтобы ячеистая структура становилась устойчивой формой поверхности раздела, требовалось создание некоторой конечной степени концентрационного переохлаждения. На фиг. 20 на примере кристаллов свинца и олова показан характер изменения структуры поверхности раздела в этой переходной области при различной степени концентрационного переохлаждения, которое существовало бы в расплаве перед гладкой поверхностью раздела. [c.184]

Большие флуктуации концентрации примеси в твердой фазе [АС (1 — 10) 0 АХ (10 — 10 ) сж] наблюдаются также, когда при росте поверхность раздела имеет ячеистую структуру. При этом области сегрегации примеси могут образовывать двумерную или трехмерную сетку в зависимости от конкретной структуры поверхности раздела во время роста, причем ширина ячеек а такой сетки равна 10 — 10 см. [c.195]

Скоростной киносъемкой поверхности раздела кипящего дистиллата и растворов солей установлено, что при всплытии пузыри поднимают поверхностный слой. Жидкость отекает с купола пузыря, после чего происходит также стекание из адсорбционного капилляра. Утонение пленок происходит не только у поверхностных пузырей, но и у находящихся в слое пыли, в результате чего она приобретает ячеистую структуру. Пузыри растут под действием испарения жидкости внутрь пузыря и слияния соседних пузырей при разрушении перегородок. Длительность существования поверхностных пузырей для [c.287]

Трехмерная картина оказывается сложнее и основные этапы эволюции дислокационной структуры при трении (рис. 1.2, а) [174] сводятся к появлению сплетений дислокаций (рис. 1.2,6), затем к образованию дислокационной сетки (рис. 1.2, в) и, наконец, ячеистой структуры (рис. 1.2, г), в которой сами ячейки практически свободны от дислокаций, а границы раздела характеризуются высокой плотностью дефектов. В процессе трения размер ячеек уменьшается с последующей фрагментацией поверхности и разрушением материала. Уменьшение [c.5]

Основной причиной возникновения ячеисто-дендритной структуры является оттеснение легирующего элемента ( примеси ) к поверхности раздела жидкой и твердой фаз, поэтому процесс затвердевания сопровождается различными видами сегрегаций. Предполагая, что химическая неоднородность ячеисто-дендритной структуры может отразиться на структуре и свойствах фаз а а а высококоэрцитивного распада, в [3-64, 3-65] рас-156 [c.156]

Рост кристаллов может происходить различными способами. Кристаллы могут расти слоями, причем каждый слой заполняется со скоростью по крайней мере не меньшей скорости образования новых слоев. Поверхность раздела кристалла можно представить либо в виде кристаллографических плоскостей, либо (если при выращивании существует градиент температур) в виде поверхностей, параллельных поверхностям изотермы. Если скорость заполнения слоев меньше скорости их образования, происходит радиальный рост древовидных образований —дендритов. Поверхности раздела в кристалле часто имеют ячеистую (в виде пчелиных сот) структуру. Попытки кинетического и термодинамического объяснения различного характера роста кристаллов имели больший или меньший успех, но к настоящему времени пока нет общей теории, объясняющей все особенности этого процесса. Недавно было обнаружено, что морфология кристаллов в значительной степени определяется величиной энтропии плавления. Вещества с большой энтропией плавления — к этой категории относится большинство органических соединений — имеют кристаллы с большими плоскими гранями, а если энтропия плавления мала — металлы и некоторые органические соединения со сферической симметрией,— кристаллизация сопровождается образованием поверхностей раздела, параллельных поверхностям изотермы, даже если поверхности раздела не совпадают с кристаллографическими. В этих веществах возможен также дендритный или ячеистый рост кристаллов в зависимости от чистоты соединения и температурного режима кристаллизации. На рис. 93 представлены некоторые из поверхностей раздела, наблюдаемых в визуально прозрачных кристаллах. Величина энтропии плавления определяет степень диффузности поверх- [c.202]

На фото 25, а в левом нижнем углу видно образование в зерне С, смежном с поворачивающимся зерном А, приграничной полосы с тонким объемным рельефом. Структура этой полосы при большем увеличении показана па фото 25, б, в. Видно, что поворот зерна Л сопровождается экструзией в приграничной полосе соседнего зерна субструктурных элементов, которые на фото 25, б, в имеют форму ячеек. Картина несколько напоминает фрактографию излома материала с ячеистой дислокационной структурой, только в данном случае удается более рельефно экструдировать на поверхность отдельные элементы субструктуры. Эти результаты свидетельствуют стесненность деформации из-за сложности профиля границ зерна при повороте последнего преодолевается путем экструзии избыточного материала в виде элементов субструктуры. Иначе говоря, элементы субструктуры могут перемещаться друг относительно друга как целое вдоль границ их раздела. [c.79]

Фиг. 25. Кривые зависимости ааСд/ко otG/V характеризующие переход от ячеистой структуры поверхности раздела к дендритной при затвердевании олова.

Пустоты в кристаллах могут также образовываться (при ячеистой структуре поверхности раздела) по границам ячеек, особенно при больших скоростях затвердевания. Это происходит потому, что для питания жидкой фазой корней канавок, образующихся между ячейками, расплав должен протекать через длинные узкие каналы. При небольших скоростях затвердевания это происходит легко, однако при высоких скоростях кристаллизации возникают затруднения, связанные с конечной величиной кинематической вязкости жидкости V. Этот эффект наблюдается только в тех случаях, когда удельный объем твердой фазы меньше, чем жидкой (AFsl> 0). Количество образующихся пустот, по-видимому, возрастает с увеличением и V. [c.206]

На свойства никелевых сплавов карбиды Mjj e оказывают существенное влияние. Их расположение на границах зерен имеет критическое значение в том смысле, что обеспечивает подавление зернограничного проскальзывания и, по-видимому, таким образом благоприятно влияет на длительную прочность сплава. В конечном счете, однако, разрушение может произойти либо путем разрушения этих самых зернограничных частиц Mjj g, либо путем декогезии по поверхности их раздела с соседними фазами. Некоторые сплавы подвержены формированию ячеистых структур выделений Mjj g (см. рис. 4.2), однако их можно избежать с помощью термической обработки и управления химическим составом. Показано, что ячеистые выделения ответственны за преждевременные отказы из-за пониженной длительной прочности. [c.150]

Другим очень важным типом морфологии поверхности раздела является так называемая ячеистая структура, образующаяся при некоторых условиях при выращивании кристаллов из расплава, загрязненного примесями, или при кристаллизации сплавов. Фотографии подобной структуры приведены на фиг. 17 и 18. На фиг. 17 показана поверхность кристалла свинца после декантации расплава, а на фиг. 18 — фотография кристаллов льда, образующихся при росте из раствора К2СГО4. В 1953 г. Руттер и Чалмерс [13 J первыми высказали предположение, что эта ячеистая субструктура, которую можно наблюдать на поверхности раздела кристалл — расплав с помощью метода декантации, возникает вследствие образования в непосредственной близости от поверхности рйздела зоны концентрационного переохлаждения расплава. Несколькими годами раньше это явление было предсказано теоретически Иванцовым [91. Связано оно с накоплением примеси на фронте кристаллизации (фиг. 19). На основании диаграммы состояния и известного закона распределения примеси в расплаве можно рассчитать распределение равновесной температуры затвердевания Те взятой жидкости (фиг. 19). Кроме [c.181]

Эти выводы согласуются с данными по исследованию полосчатости в кристаллах, которая проявляется как следствие существования в кристалле упорядоченно расположенных межзерен-ных границ с малым углом рааориентации (А9 1—5°). Эти границы разделяют кристалл на субзерна (стержни) со стороной 0,5—5 мм. Можно, кроме того, ожидать возникновения структуры того же самого типа с меньшим размером отдельных стержней, особенно в кристаллах, при выращивании которых поверхность раздела имела ячеистую структуру, поскольку в таких кристаллах дислокации блокируются на границах ячеек сегрегировавшими там примесями. [c.204]

Всякий участок поверхности фронта кристаллизации, вьщав-шийся вперед, оказывается в более благоприятных для роста условиях, чем соседние. На гладкой поверхности раздела фаз появляются выступы. Боковые диффузионные потоки, возникающие в расплаве около выступов, обедняют примесями вершины выступов и обогащают боковые грани. Такое распределение примеси формирует в кристаллах ячеистую структуру, состоящую из параллельных элементов, вытянутых в направлении кристаллизации, границы ячеек образованы скоплением примесей (рис. 3.14, а). [c.55]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...