Зародыши кристаллов гетерогенные

В реальных условиях форма и размер образующихся кристаллов, помимо условий столкновения, зависят от направления и скорости отвода теплоты, температуры жидкого металла, вида и количества примесей (при росте кристаллов на частицах примесей, играющих роль готовых центров, образование зародышей называют гетерогенным в отличие от гомогенного - самопроизвольного образования). Нередко при кристаллизации возникают разветвленные древовидные кристаллы, называемые дендритами. [c.32]

Зародыши кристаллов 285, 298 — — гетерогенные 296 [c.475]

Поверхность частиц примесей адсорбирует атомы из расплава, причем упорядоченное строение твердой поверхности вызывает и упорядоченное расположение адсорбированных атомов на поверхности твердой частицы образуется как бы однослойный кристалл на него наслаиваются новые атомы — идет рост кристалла. Чем больше примесей, тем больше центров кристаллизации, тем мельче получается зерно. Такое образование зародышей называется гетерогенным. [c.36]

Монокристаллический рост обеспечивается малыми скоростями роста и наличием единственного кристаллического зародыша . Единственный зародыш образуется за счет наличия в передней части контейнера острого угла, который уменьшает поверхность раздела фаз жидкость - кристалл у зародыша при гетерогенной кристаллизации и снижает величину работы образования критического зародыша (1.74). Один из недостатков метода нормальной направленной кристаллизации заключается в сложности использования внешней затравки, так как невозможность наблюдения (контроля) за ней часто приводит к ее расплавлению либо неполному расплавлению исходного материала. [c.317]

Структура стального слитка формируется в результате последовательной кристаллизации, которая начинается на поверхности (так как работа образования критического зародыша при гетерогенном зародышеобразовании (1.81) меньше), в наиболее холодных местах, распространяется в глубину и заканчивается в центре слитка. Кристаллизация стали определяется двумя факторами - скоростью затвердевания и избирательным процессом выделения более чистых по составу кристаллов из раствора. [c.344]

Большую вероятность образования зародыша в гетерогенной системе обычно связывают, с уменьшением Рис. 34. образование зароды-работы, необходимой для кристалла на поверхности [c.105]

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]

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]

При фазовом переходе следует делать различие между гомогенным и гетерогенным образованием зародышей. При гомогенном образовании зародышей имеет место фазовый переход (например, расплав—кристалл) при отсутствии границ раздела, т. е. внутри самой фазы за счет статистических колебаний плотности и кинетической энергии без участия посторонних поверхностей раздела. Если кристаллизация происходит на стенках сосуда, на других кристаллах (т. е. при участии посторонних по- [c.284]

Явление зародышеобразования может быть определено как образование дисперсных кристаллов, способных расти внутри собственного расплава. Традиционно рассматривают два вида возникновения зародышей кристаллической фазы гомогенное и гетерогенное. [c.94]

Однако следует учитывать, что необходимое для образования неметаллических включений пересыщение в реальных условиях может быть значительно меньше величин, полученных в работе [47]. Это связано с тем, что при расчете [47] расплав принимали за гомогенную среду. В действительности в сварочной ванне находятся тугоплавкие частички кварца, корунда, мельчайшие кристаллы металла и т. д. Известно, это показали термодинамические расчеты [56, 57] и эксперименты [58], что образование новой фазы в гетерогенной среде происходит значительно легче, чем в однородной. В случае гетерогенного образования зародыша критического размера изменение изобарного потенциала будет [59] [c.49]

Скорость фазового перехода из жидкого в твёрдое состояние, или скорость К., зависит от тепловых условий К. и определяет внутреннюю структуру дендритного кристалла — размер сечений ветвей дендрита. Однако при одной и той же скорости К. размеры дендритного зерна в целом могут значительно меняться в зависимости от количества активных зародышей К. Известно, что К. металлов и сплавов протекает преимущественно по гетерогенной кинетике, т. е. зародыши К. возникают на подходящих по структуре и размеру подложках, поэтому размеры дендритных зёрен в отливках и слитках зависят от количества естественных активных и искусственно активируемых твёрдых частиц примесей. [c.173]

Рассмотренная гипотеза позволяет учесть также роль тех зародышей, которые образовались путем гетерогенного зарождения. Эти посторонние зародыши приобретают особое значение в некоторых сталях, склонных к образованию широкой зоны столбчатых кристаллов, следовательно, подверженных хрупкости при прокатке, и хладноломкости. Согласно некоторым данным [20], специальные и модифицирующие добавки играют роль либо непосредственно зародышей, либо составных частей зародышей добавки могут также растворяться в расплаве, повышая структурное переохлаждение. В результате получаются равноосная зона значительных размеров и очень узкая зона столбчатых кристаллов. [c.12]

Дефекты или включения примесей могут облегчать образование зародышей, так как Ag может при этом уменьшаться, о зависит от соотношения энергий на границе раздела между фазой продукта и, с одной стороны, дефектом, а, с другой стороны, — исходной фазой. При наличии примесей эффективность образования зародышей зависит-от вида примеси, ее кристаллической структуры и т. д. Образование зародышей такого рода называется гетерогенным оно часто происходит не только в местах включения примесей, но и на границах зерен и дислокациях. Преимущественное образование зародышей на границах зерен и дислокациях объясняется следующими причинами. Как уже говорилось, образование зародышей 0 в чистом кристалле а происходит тогда, когда изменение свободной энергии за счет образования более стабильной фазы (3 превышает величину свободной энергии, необходимой для образования поверхности зародышей этой [c.149]

Самопроизвольное зарождение кристаллов в жидком металле затруднительно. Чаще источником образования зародышей являются твердые частицы, которые всегда присутствуют в расплаве. Если примеси имеют кристаллическую решетку, близкую по строению к затвердевающему металлу (так называемые изоморфные примеси), то они играют роль готовых центров кристаллизации. Чем больше примесей, тем больше центров кристаллизации, тем мельче получается зерно. Такое образование зародышей называется гетероген-н ы м. [c.31]

Отметим теперь некоторые особенности кинет1ики начального роста зародышей по механизму обратного осажде- ния. Формирование зародышей, преодолевших стадию флук-туацирнного образования, идет в соответствии с законами гетерогенной кинетики [37]. В начале формирования площадь кристаллов В , намного меньше исходной поверхности сплава. Поэтому без особой погрешности можно считать, что скорость обратного осаждения определяется только катодной поляризационной кривой процесса (3.14.2). При постоянной величине АЕ—е перенапряжение на зародыше AEf станет нарастать по мере его укрулнения [135] [c.123]

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]

Если зарождение атом-вакансионных состояний гомогенно и существует накачка через поверхность, то конденсация атом-вакансионной фазы начнется вблизи поверхности после преодоления порога. Последующее нарастание возбуждения увеличивает число атом-вакансионных нар и область атом-вакансионных состояний во -вдем объеме кристалла. В случае гетерогенного зарождения существует критический размер зародыша для образования атом-вакансионных фаз. При этом их образование будет определяться объемом V, общей концентрацией N областей атом-вакансионных состояний во всем объеме кристалла, их поверхностной энергией и мощностью накачки "f. [c.12]

Рассмотрим сплав, вылитый с некоторым перегревом АТ в цилиндрическую изложницу полубесконечной длины, боковые стенки которой являются теплоизолирующими, а один конец поддерживается при постоянной температуре Тс, меньшей температуры затвердевания. Слой жидкого металла, прилегающий к этой холодной поверхности, быстро охлаждается до температуры ликвидуса и начинает переохлаждаться. По мере возрастания степени переохлаждения в этом холодном слое начинают образовываться зародыши кристаллизации, причем зародышеобразование катализируется некоторыми гетерогенными частицами, имеющимися в жидкости. Образовавшиеся зародыши (которые обычно беспорядочно ориентированы, за исключением тех случаев, когда зарождение происходит на стенке изложницы) начинают расти внутрь расплава вследствие теплоотвода через стенку изложницы. Кристаллы обычно приобретают столбчатую форму, так как частота зарождения новых зерен в расплаве перед движущимся фронтом кристаллизации, как правило, недостаточна для того, чтобы помешать росту первоначальных кристаллов. Чем больше число частиц, вызывающих зародышеобразование, ц чем больше их эффективность как зародышеобразователей, тем меньше будет размер столбчатых кристаллов. [c.215]

Предпосылкой гетерогенного образования зародышей (например, капли на подложке данного чужеродного кристалла), является смачиваемость. В таком случае процесс образования зародышей определяется в первую очередь межфазной энергией на границе кристалл — жидкость. Эта энергия характеризуется углом смачивания капельки маточной фазы на чужеродной подложке (рис. 13.7). Поэтому образование зародышей в значительной степенп определяется межатомнымн силами взаимодействия между частицами внутри маточной фазы, с одной стороны, и подложки, с другой. Если силы между частицами зародышей фазы и подложки больше, чем межчастичные силы внутри маточной фазы, тогда гетерогенное образование зародыщей имеет энергетическое преимущество перед гомогенным, так как благодаря этому достигается уменьшение свободтюй энтальпии. Гетерогенное образование зародышей наступит, если [c.296]

Расплав стекла соответствующего химического состава с содержащимся в нем катализатором используют для формования необходимых изделий. При охлаждении расплав переходит в стеклообразное состояние, так как зародыши кристаллизации образуются при таких температурах, при которых скорость их роста ничтожно мала. При повторном нагреве отформоваппых из стекла изделий при температуре, близкой к температуре происходит гомогенная нук-леация (возникновение зародыпшй) кристаллов катализатора, которые, зарождаясь гомогенно, растут до определенных размеров и становятся гетерогенными зародышами для других кристаллических фаз, выделяющихся в стекле впоследствии. Самые маленькие устойчивые зародыши кристаллизации, появляющиеся в этот период, могут содержать всего около трех атомов, причем в каждом кубическом миллиметре стекла могут образовываться биллионы таких зародышей. При дальнейшем повышении температуры зарождаются и растут кристаллы других кристаллических фаз в стекле, и если были подобраны соответствующие состав стекла и катализатор, то происходит прогрессивная кристаллизация — изделие полностью и равномерно закристаллизовывается. Содержание кристаллической фазы в таком материале может достигать 95%, причем размеры опти- [c.237]

Застекловывание салола представляет характерное явление для веществ со сложными молекулами. Таммап [143] экспериментально изучал зависимость от переохлаждения Те — Т = АТ линейной скорости кристаллизации (а) и числа центров кристаллизации (р), образующихся за определенное время в известном объеме прозрачной жидкости. Он получил кривые с максимумом, сдвинутые по температуре друг относительно друга. Увеличение вязкости расплава по мере переохлаждения приводит к торможению не только роста готового кристалла, но и процесса зародышеобразования. В таммановских кривых (Р) не отделены гетерогенное и гомогенное зародышеобразование. Возможность полной остановки кристаллизации при больших переохлаждениях представляет эффект, не имеющий аналогии в превращениях жидкость газ. В отсутствие готовых центров и активных примесей кристаллизация начинается на спонтанных зародышах гомогенного происхождения. Однако реализовать чистые условия долго не удавалось. По данным [12] максимальное переохлаждение для висмута и олова не превышало 30°, а для натрия и калия — 3,5°. Если воспользоваться последним значением, то для поверхностного натяжения на границе кристалл — расплав получим явно заниженную величину а [c.160]

При гетерогенном зарождении, как известно, могут играть роль разные дефекты дислокации, субграницы, высокоугловые границы, несплошности, характеризующиеся избытком энергии. Если они оказываются в зоне зародыша, энергия, необходимая для его образования, уменьшается на величину энергии дефекта. С линейными и поверхностными дефектами типа субгранид и границ кристаллов связан сравнительно небольшой избыток энергии и поэтому они эффективны лишь при значительных пересыщениях. Формирование же графита при отжиге белых чугунов обычно происходит при небольших пересыщениях. Расчеты показывают [123], что в этих условиях линейные и поверхностные дефекты малоэффективны при образовании графитного зародыша, например, на дислокации, критические размеры всего на 2—3% меньше, чем в бездефектном участке, а при зарождении на межфазной ФЩ границе — на 4—5%. Лишь при зарождении в полостях, характеризующихся большой избыточной энергией, возможно формирование графита при малых пересыщениях. Эффективность полостей зависит и от их фор мы. Наиболее удобным местом для зарождения графита являются края тонких трещинок и незахлопнув-шихся дисковидных скоплений. вакансий. [c.144]

Эффективность включений при гетерогенном образовании зародышей, как следует из выражения (7.1), определяется значением со80. Чем больше созО, тем меньше работа образования зародыша. Появление адсорбционного слоя на поверхности раздела включение-расплав снижает соз9 и эффективность зародышевого действия включения. В то же время адсорбция на поверхности раздела включение-зародыш и кристалл-расплав способствует повышению ино-кулирующего влияния включений в той мере, в какой она способствует уменьшению межфазной поверхностной энергии. [c.362]

Подстановка опытных дангплх дает для толщины диффузионного слоя s величину около 10" см и меньше. Присутствие посторонних адсорбированных веществ на поверхности твердого тела может сильно влиять па скорость. При гетерогенных процессах, сопровождающихся образованием новой фазы (как напр, кристаллизация из пересыщенных растворов), фактором, определяющим течение процесса, является уже не диффузия кинетика подобных процессов зависит от скорости образования зародышей и от быстроты их роста. Чем в большей степени переохлажден пересыщенный раствор, тем б6.яьшую величину приобретает скорость образования зародышей, которая в определенной точке достигает своего максимума н при дальнейшем понижении 1° начинает замедляться. Скорость роста кристаллов измеряется приращением их линейных размеров в единицу времени. [c.87]

Случай = 0° соответствует полной смачиваемости. В этом случае силы межатомного взаимодействия, структура, состав капли и подложки практически идентичны (рис. 4.23,в). На подложке при этом образуются двумерные зародыши, равновесной формой которых в простейшем случае является монослойный диск (зародыши, образующиеся на плоскости). В этом случае получается максимальный выигрыш в работе образования зародыша. Из выражения (4.27) следует, что А ет = О- Однако на самом деле работа образования зародыша не может стать равной нулю, так как при выводе (4.27) мы пренебрегли работой образования линейного контура зародыша в силу его малости по сравнению с объемной и поверхностной составляющими изменения свободной энергии при гетерогенном фазовом превращении.Образование зародыша в этих условиях фактически представляет собой рост кристалла путем присоединения двумерных зародышей, что также требует затраты энергии, то есть нужно определенное пересыщение пара, хотя и меньшее, чем в случае образования трехмерных зародышей. [c.182]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...