Зародыши кристаллов образование

Как указывается в работе [17], 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 [c.28]

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]

В настоящее время проблема количественного определения константа В не решена. Можно считать, что энергия упругих колебаний довольно мала, поэтому основной вклад в нехимическую свободную энергию, возникающую при превращении, определяется уравнениями (1.1), (1.2) и (1.3). Следовательно, полное изменение энергии, обусловленное образованием зародыша кристалла мартенсита, определяется уравнением [c.12]

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]

Для зарождения кристаллика цементита необходимо, чтобы при хаотическом тепловом движении атомов углерода случайно в небольшом объеме содержание их повысилось от среднего (0,8%) до 6,67%, а расположение оказалось близким к расположению углерода в цементите. Причем размер этого образовавшегося зародыша должен быть достаточно большим. Только в случае, если зародыш окажется больше определенного объема, называемого критическим, образовавшийся кристаллик цементита будет расти. Кристаллики размером меньше критического самопроизвольно распадаются. Чем меньше степень переохлаждения, тем большим должен быть размер устойчивого зародыша кристалла цементита. При малых степенях переохлаждения вероятность образования устойчивого зародыша относительно невелика. Таких зародышей появляется мало в единицу времени в единице объема. С увеличением степени переохлаждения размер устойчивого зародыша уменьшается и число центров [c.127]

Механизм процесса кристаллизации изучали многие ученые. На основании долголетних исследований литой стали Д. К. Чернов еще в 1878 г. установил, что кристаллизация металлов подобна кристаллизации солей и что процесс этот состоит из двух элементарных процессов, протекающих одновременно. Первый процесс заключается в образовании центров кристаллизации или зародышей кристаллов (Д. К. Чернов назвал их зачатками), второй — в росте кристаллов из этих центров. [c.11]

Рис. 1.5. Последовательные этапы процесса кристаллизации а — появление зародышей кристаллов б — рост кристаллов и образование новых центров в — рост кристаллов г — границы кристаллов (зерен) затвердевшего металла

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]

Существенное влияние на образование твердой фазы накипи из раствора оказывают стенки испарителя. На них значительно легче образуются устойчивые зародыши кристаллов, так как работа образования зародыша на твердой стенке всегда меньше работы образования зародыша в свободном объеме [c.61]

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]

На рис. 14 представлено изменение энергии Гиббса при образовании зародышей кристалла. Возможен ли рост кристалла из зародыша размером Г [c.32]

Из приведенных формул видно, что с увеличением переохлаждения расплава критический размер зародыша уменьшается и, следовательно, вероятность самопроизвольного возникновения зародышей кристаллов возрастает. В практике производства литья, сварки, пайки величина переохлаждения не превышает нескольких градусов, реже десятков градусов. Это свидетельствует не о самопроизвольном образовании зародышей, а о кристаллизации на готовых зародышах. Роль таких зародышей могут играть частицы нерастворимых примесей, включения [c.95]

Как показывает расчет, для объяснения наблюдаемых больших скоростей роста кристаллов образование зародышей на идеальной грани требует пересыщения около 50%. [c.151]

Процесс затвердевания можно разделить на две ступени первоначальное образование зародышей кристаллов и последующий рост этих зародышей путем присоединения молекул из расплава. Принято считать, что процесс зародышеобразования заключается в возникновении и росте агрегатов молекул (предполагается, что они имеют структуру кристаллизующегося твердого вещества) в результате протекания последовательных бимолекулярных реакций по схеме [c.155]

В принципе образование стабильного зародыша новой фазы может происходить и в областях кристалла, не содержащих дефектов, в результате возникновения серии благоприятных флуктуаций (гомогенное зарождение), однако в большинстве случаев зародыши в твердой фазе образуются на границах зерен, на дефектах упаковки, дислокациях и т. п., где работа образования зародыша меньше. Образование зародыша в классическом смысле может не требоваться вообще, если в системе имеются какие-либо подходящие готовые зародыши или если такие зародыши могут образовываться из существующих дефектов без термической активации. Кроме того, зародыши, которые неустойчивы при данных условиях из-за того, что они имеют размер меньше критического (докритические зародыши, или эмбрионы), при резком изменении температуры могут стать закритическими. Этот способ зарождения иногда называют атермическим в отличие от термически активируемого образования зародышей. [c.228]

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]

Появление метастабильной области может иметь различные причины. Решающим является отсутствие зародышей новой фазы. Поэтому во многих случаях фазовое превращение можно ускорить с помощью затравок, вводя искусственные зародыши кристаллов. Благодаря этому не нужно затрачивать работу на образование зародышей, которой можно приписать смысл энергии активации, необходимой при фазовом превращении. Часто кристаллизацию ускоряет также царапание стенок сосуда, так как благодаря шероховатости создаются центры кристаллизации. [c.191]

Процессы диффузии определяют, например, образование зародышей, рост кристаллов, образование осадков, фазовые превращения в твердых телах, процессы спекания и протекание твердофазных реакций. При разрушении материалов (например, вследствие образования окалины или коррозии) явления диффузии также играют существенную роль. Стойкость различных материалов при повышенных температурах и в присутствии реакционноспособных газов (О2, Н2О) зависит в значительной степени от диффузии этих газов в основное кристаллическое вещество. Причины диффузии, т.е. ее движущие силы, можно объяснить законами термодинамики. Процессы диффузии возможны, если при этом уменьщается свободная энергия системы или повышается энтропия. Так как диффузионные процессы связаны с повышением энтропии, они необратимы (см. 6.3.1). Если система находится в равновесии, т.е. энтропия максимальна, то диффузия не может происходить самопроизвольно. Таким образом, процессы диффузии всегда происходят при отклонении от термодинамического равновесия. [c.232]

Наслоение новых плоскостей решетки кристалла зависит главным образом от возникновения способных к росту плоских зародышей и представляет при этом элементарный процесс роста кристаллов. Образование плоских зародышей подчинено в основном тем же закономерностям, что и образование трехмерных зародышей. Все грани, образующие равновесный многогранник кристалла, должны возникнуть путем образования плоских зародышей. [c.307]

Процесс кристаллизации начинается с зарождения мельчайших кристаллов, называемых зародышами, или центрами кристаллизации. Упорядоченность расположения атомов в жидком металле при температурах, близких к температуре кристаллизации, и наличие наружных поверхностей и поверхностей раздела, образованных примесями, облегчает образование зародышей кристаллов. [c.74]

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]

В тесной связи с кристаллизующим действием поверхности находится явление определенной ориентации возникающих зародышей кристаллов. При образовании пленок на поверхности химическое превращение развивается таким образом, чтобы конфигурация атомов исходной твердой базы сохранялась (или почти сохранялась) и в новой твердой фазе. Кристаллическая решетка новой фазы сопрягается с кристаллической решеткой исходной фазы теми кристаллическими плоскостями, параметры которых минимально отличаются друг от друга. При этом- пленки приобретают защитную способность в том случае, когда между металлом и пленкой существует структурное соответствие [24, 25]. Однако при химических реакциях возможны случаи образования промежуточных фаз, вызванные трудностью соблюдения принципа ориентационного и размерного соответствия при непосредственной перестройке решетки исходной фазы сразу в окончательную форму [26]. Между индексами кристаллографических направлений и плоскостей в регулярно соприкасающихся решетках установлена количественная связь, что позволяет производить расчеты кристаллических решеток при образовании защитных пленок и различных фазовых превращениях в металлах и сплавах [27]. Принцип структурного соответствия, т. е. направленная кристаллизация или так называемая эпитаксия [28, 29], при которой структура основного металла воспроизводится в образующейся на нем пленке в результате ориентированного роста кристаллов в системе металл — покрытие, особенно хорошо проявляется для большинства металлов и их окислов, гидроокисей, нитридов, карбидов, оксалатов и других продуктов реакционноспособных систем. В последние годы закономерности эпитаксии были также установлены и для различных фосфатных пленок на черных и цветных металлах (гл. П). [c.12]

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]

I происходит образование центров (зародышей) кристаллов в виде [c.5]

Третья зона слитка — зона равноосных кристаллов 3. В центре слитка уже нет определеиной направленности отдачи тепла. Температура застывающего металла успевает почти совершенно уравниваться в различных точках и жидкость обращается как бы в кашеобразное состояние, вследствие образования в различ(ных ее точках зачатков кристаллов. Далее зачатки разрастаются осями—ветвями по различным направлениям, встречаясь друг с другом (Чернов Д. К.). В результате этого процесса образуется равноосная структура. Зародышами кристалла здесь являются обычно 1различные мельчайшие включения, приеутствующие в жидкой стали, или случайно в иее попавшие, пли не растворившиеся в жидком металле (тугоплавкие составляющие). [c.53]

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]

При ТМО сталей наблюдается весьма сложное взаимодействие процессов пластической деформации и фазового превращения. Известно, что при пластической деформации в области стабильного аустенита (выше точки Асз) зерна аустенита дробятся на более мелкие и процесс блокообразования протекает более интенсивно. Последующая закалка, при которой температура стали быстро снижается ниже температуры рекристаллизации (чем предотвращается развитие собирательной рекристаллизации), позволяет сохранить блочную структуру деформированного аустенита до начала мартенситного превращения, которое протекает в пределах блочной структуры аустенита. Чем мельче будут получаемые при высокотемпературной деформации блоки в аустените, тем более дисперсной окажется структура мартенсита. Это и понятно, так как в тонкой структуре аустенита с нарушенным строением кристаллической решетки в областях границ блоков имеется большое число центров, энергетически выгодных для образования зародышей кристаллов мартенсита, а это предопределяет развитие тонких мартенситных пластинок. Превращение аустенита в мартенсит сопровождается дальнейшим измельчением областей когерентного рассеивания внутри кристаллов мартенсита до 10 — 10- см [19]. [c.15]

При образовании накипи важнейшим этапом является пер-В Зя стадия кристалли 3 ации — вазникновение зародышей кристаллов. В этот период при предельно дисперсном состоянии твердой фазы раствор обладает наибольшим запасом свободной поверхностной энергии, следовательно, наибольшей способностью к укрупнению кристаллов. Вбличииу свободной поверхностной энергии можно уменьшить путем сорбции поверхностно-активных веществ на пюв1ерхности микрокристаллов. [c.78]

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]

Доменная структура. Характер разбиения сегнетоэлек-трического кристалла на домены зависит от наличия в кристалле дефектов и деформаций, от величины его электропроводности и условий, в которых происходит фазовый переход в сегнетоэлектрическое состояние — скорости охлаждения, однородности температуры по объему кристалла (образование зародышей доменов раньше будет начинаться в областях кристалла, имеюш их более низкую температуру Кюри). [c.187]

Если при кристаллизации из жидкой фазы (раснлава или раствора) росту кристалла ничто не препятствует, то получается тело, имеющее правильную огранку. Так, если ввести зародыш кристалла соли в слабопересыщенный раствор, что обеспечивает медленную кристаллизацию, можно получить хорошо образованный монокристалл. Чтобы вырастить металлический кристалл с естественной огранкой, нужно создать условия, в которых зародыш мог бы расти сравнительно медленно, не встречая препятствий. Этого можно достичь, используя подробно разработанную технику выращивания монокристаллов [1 ]. В производственных условиях благоприятная обстановка создается иногда в зоне усадочной раковины медленно затвердевающего слитка. Примером может служить знаменитый кристалл Чернова , описанный многократно в курсах металловедения. Обычно же кристаллизация приводит к образованию конгломерата беспорядочно ориентированных друг относительно друга кристаллитов, огранка которых не связана с определенными кристаллографическими плоскостями. [c.19]

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]

Многие факторы, которые влияют на электролитический рост кристаллов, обусловливают разнообразие их внешнего вида и форм кристаллизации. В электролитах находятся посторонние ионы и вещества, которые могут значительно влиять на рост кристаллов. Они адсорбируются преимущественно на углах, краях и недостроенных ступенях роста и тормозят или направляют рост кристаллов таким образом, что он не имеет больше повторяющейся подачи. После разряда атомы металла вынул -дены распределяться о кристаллической решетке на небольшом числе активных мест катода. Вследствие этого часто наступает образование новых зародышей кристаллов. Адсорбированные посторонние вещества могут быть встроены в кристаллиты в псевдоизоаморфной форме. [c.34]

Для объяснения механизма микрополироваяия предположили, что катионы или анионы перемещаются через статистически распределенные поры твердого слоя, так что удаление атомов металла происходит независимо от их расположения в кристаллической решетке. Однако в настоящее время известно, что образование зародышей кристаллов окисла происходит преимущественно на определенных уровнях решетки и особенно в местах дефектов. Отсюда всегда имеется возможность выборочного (и не статистически распределенного) удаления, которое следует приписать физически.м неоднородностям в суб.микроскопической зоне поверхности. [c.248]

При гальванической обработке оксидированная поверхность должна быть покрыта очень быстро. Иначе слой растворяется, и конечные результаты оказываются неудовлетворительными. Покрытие зависит от образования зародышей кристаллов. По данным Кисхи, число зародышей кристаллов, образующихся при осаждении меди из пирофосфатных электролитов, зависит от электролитов, в которых была получена окисная пленка (фосфорнокислый, щавелево-кислый или сернокислый). При прочих равных условиях наибольшее значение это число и.меет в сернокислом электролите, наименьшее — в пирофосфатном. На пленке, полученной в серной кислоте, зародыши образуются главным образом в тех местах, где пленка или повреждена, или получилась неравномерной. Это могут быть места, в которых наружная поверхность была повреждена при полировке. [c.302]

Во время гальванической обработки зерна вырастают до размеров крупных кристаллов. Поры пленки, полученной в серной кислоте, очень малы. Поэтому если при равных прочих условиях детали в этом электролите будут оксидироваться слишком длительное время, электрический ток концентрируется на уже образовавшихся зародышах. В результате происходит вертикальное наращивание кристаллов. Окисные пленки, полученные в фосфорной кислоте, характеризуются большим числом равномерно распределенных пор, способствующих образованию многочисленных зародышей. Во всех случаях играет большую роль концентрация фосфорной кислоты. Пленки, полученные в кислоте незначительной концентрации [10—20% (по массе)], обладают небольшим числом неравномерно распределенных точек образования зародышей. При пользовании растворами с концентрацией 30— 50% (по массе) возникает большое число равномерно распределенных точек образования зародышей кристаллов. Эти зародыши в процессе дальнейшего осаждения создают плотные слои с прочным сцеплением. [c.302]

В реальных кристаллах образование элементарной ямки происходит на дислокации, поскольку вблизи дислокации понижается энергия удаления атома с поверхности твердого тела-Понижение энергии обусловлено искажениями решетки в зоне дислокации и присутствием примесей (не любых), снижающих поверхностную энергию вблизи выхода дислокации. При травлении все время идет образование зародышей растворения. Они растут, расширяясь вдоль поверхности и углубляясь. Так они достигают видимых под микроскопо.м размеров. Схема образования ямки на поверхности шлифа у дислокации показана на рис. 26, а распределение дислокаций на поверхности монокристалла кремния на рис. 27. [c.56]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...