Зародыши кристаллов работа

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]

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]

Очень часто необходимы большие переохлаждения, чтобы вызвать образование зародышей. Существование метастабильной фазы становится понятным, если учесть, что для возникновения зародышей необходима работа (работа образования зародышей), которая имеет смысл энергии активации. Если, например, пересыщение недостаточно велико, то необходимая для образования зародышей работа может не совершиться, тогда фазовый переход не произойдет. Если же во время фазового перехода кристаллическая фаза уже имеется, например, в форме заранее внесенных кристаллов, то необходимость в работе образования зародышей в сущности отпадает и фазовый переход происходит уже при малых пересыщениях. Все остальные процессы, благодаря которым работа образования зародышей уменьшается, также ускоряют кристаллизацию. Сюда относится действие чужеродных частиц, например загрязнений стенок сосуда. [c.285]

В этих соотношениях не принята во внимание работа деформации, которая совершается вследствие различий в параметрах одновременно растущих плоскостей кристаллической решетки в образующемся кристалле. Работа деформации увеличивает работу образования зародышей. [c.308]

Первые работы [Л. 1, 2, 3], начатые еще в 30-х годах, были посвящены исследованию процесса образования зародышей кристаллов в расплавах различных веществ, помещенных в межполюсное пространство электромагнита. Опытами было установлено, что магнитное поле повышает скорость образования зародышей кристаллов, но замедляет дальнейший рост возникающих кристаллов. Причем начальная скорость прироста числа центров кристаллизации приблизительно про- [c.117]

В первом случае распад начинается при температуре вблизи точки 1 (для сплава /). Кристаллы ip-фазы образуются преимущественно на границах зерен, так как работа образования центра кристаллизации на границе зерна меньше, чем внутри зерна. Критический размер зародыша должен быть относительно большим, так как переохлаждение мало. Дальнейшее охлаждение должно привести к выделению новых кристаллов и к росту выделившихся. Образующиеся кристаллы р-фа-зы не имеют определенной ориентации относительно исходной а-фазы, а внешняя форма их приближается к сфероиду, так как эта форма обладает минимумом свободной энергии. Кристаллы растут постепенно, атомы преодолевают энергетический барьер и на границе раздела а- и р-фаз один за другим встраиваются Б решетку выделяющейся фазы. [c.142]

Образование графита из жидкости или аустенита — медленно протекающий процесс, так как работа образования зародыша графита велика и требуется значительная диффузия атомов углерода для образования кристаллов графита, также необходим и отвод атомов железа от фронта кристаллизации графита. [c.206]

Жидкая фаза обычно полностью смачивает поверхность кристаллической фазы того же вещества. Поэтому для образования жидкого слоя на поверхности плавящегося кристалла нет необходимости затрачивать работу. Плавление кристалла происходит без перегрева, если только поверхность кристалла открыта. Процесс плавления состоит в беспрепятственном образовании слоя жидкой фазы на поверхности плавящегося кристалла. Таким образом, при плавлении кристалла стадия образования зародышей жидкой фазы отсутствует. Наоборот, кристаллизация жидкости сопровождается переохлаждением, причем размер зародыша кристаллической фазы на основании формулы (5.13). [c.391]

Анализ формул (И —14) показывает, что уменьшение работы образования зародышей при самопроизвольной кристаллизации и кристаллизации на примесях, а следовательно, и увеличение числа центров кристаллизации может быть достигнуто за счет снижения поверхностного натяжения на границе расплав — кристалл, увеличения переохлаждения и прикладываемого давления. Все эти факторы приводят к увеличению скорости зарождения центров кристаллизации и способствуют образованию мелкозернистой структуры металлов и сплавов. [c.22]

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]

Полиморфные превращения характеризуются изменением объема превращение олова сопровождается увеличением объема на 25,6%. Объемные изменения и связанная с этим затрата энергии на деформирование тормозят зарождение и рост кристаллов новой фазы, особенно внутри образца. В связи с этим почти все полиморфные превращения начинаются преимущественно с поверхности образца, границ зерен, плоскостей сдвига и других участков местной неоднородности при этом работа образования зародыша меньше, а вероятность образования зародыша больше, чем внутри зерна [66]. [c.16]

Таким образом, как отмечается в работе [22], эволюция структуры реального кристалла должна рассматриваться как результат самосогласованного развития двух подсистем зарождающихся и растущих областей новой фазы, с одной стороны, и возникающих и перемещающихся дефектов, с другой. Такое рассмотрение приводит при одинаковом способе образования зародышей новой фазы к делению всех фазовых превращений на быстрые и медленные, что соответствует двум качественно различным кинетическим типам превращений в твердых телах — мартен-ситному и нормальному. [c.24]

Твердые поверхности и различные кристаллы. Располагая различными экспериментальными возможностями удаления газовых зародышей, мы могли приступить к изучению свойства других поверхностей раздела твердое тело — жидкость. В нашем распоряжении были возможности работы либо с перенасыщенными системами, либо с системами, по сути дела свободными от газа. Как мы установили, присутствие ряда различных твердых поверхностей способствует легкой кавитации в условиях, когда зародыши газа удалены из жидкости. [c.34]

Прежде всего, когда кристаллы приготовлялись из своих расплавов или растворов, свободных от зародышей, обычно кавитация достигалась быстро и без всяких трудностей. Кристаллизацию производили с помощью незначительного изменения температуры. Эффект был совершенно обратим, и при повторном плавлении или растворении кристаллов образец постоянно возвращался к своему первоначальному состоянию, характеризующемуся отсутствием зародышей. Результаты этой работы обобщены в табл. 1. [c.34]

Переход одной фазы в другую обусловлен наличием зародышей в метастабильной фазе. Работа образования зародышей кристаллизации определяется изменением свободной энергии системы при переходе жидкой фазы в твердую. Если рост зародыша связан с уменьшением свободной энергии системы, то кристалл будет увеличиваться за счет жидкости. Наоборот, если рост зародыша соответствует увеличению свободной энергии системы, то он будет плавиться. Свободная энергия системы складывается из объемной свободной энергии переохлажденной жидкости, объемной свободной энергии кристалла и свободной энергии поверхности раздела. Для системы с огромным числом атомов в объеме поверхностные эффекты играют весьма малую роль по сравнению с объемными. В зародыше же количество атомов мало и эффекты, связанные с образованием поверхности раздела, приобретают существенное значение, в связи с чем работа образования зародыша сильно зависит от поверхностного натяжения на границе жидкость—кристалл. Если привести в соприкосновение твердую и жидкую фазы при температуре кристаллизации, то обе фазы будут находиться в динамическом равновесии. [c.56]

Работа образования критического зародыша твердого раствора состоит из двух частей первая обусловлена образованием поверхности раздела кристалл — расплав, вторая — возникновением флуктуаций концентраций (Д. С. Каменецкая [70, с. 307—315]) [c.60]

В. Т. Борисов с сотрудниками исследовали влияние переохлаждения перед фронтом кристаллизации эвтектических сплавов на скорость роста кристаллов. Значительные переохлаждения (- 12°С) на фронте кристаллизации наблюдаются в сплаве Sn—Bi. В сплаве Sn—Zn переохлаждение в два—три раза меньше. Скорость роста кристаллов в обоих сплавах увеличивается с повышением степени переохлаждения на фронте кристаллизации. Анализируя полученные результаты, авторы считают, что в исследуемых сплавах осуществляется нормальный механизм роста, связанный с большой плотностью точек роста на грани растущего кристалла. В. Т. Борисов [73, с. 30—38] рассматривает нормальный механизм роста, скорость которого определяется флуктуационной частью плотности точек роста, характеризующей интенсивность обмена атомами между сосуществующими фазами. Плотность точек роста характеризуется вероятностью возникновения за счет флуктуаций локального разрыхления грани кристалла, стимулирующего переход атомов из жидкого в твердое состояние. В работе [70, с. 26—33] В. Т. Борисов предложил модифицированную формулу скорости роста, в которую ввел координационное число для жидкости. При этом он утверждает, что предложенная формула позволяет количественно описать нормальный механизм роста металлических кристаллов, поскольку они имеют малую вязкость и небольшую теплоту плавления. Вещества с высокой вязкостью типа салола кристаллизуются по механизму образования двумерных зародышей на грани растущего кристалла. [c.63]

В работе [16] отмечается, что скорость роста кристаллов олова вдоль поверхности слитка в пять раз больше, чем в объеме кристаллизующегося расплава. В связи с этими представлениями рационально модифицировать сталь такими элементами, соединения которых характеризуются малой скоростью роста зародышей, особенно в зоне замороженных кристаллов. Известно, что в слитках высоколегированной стали, содержащей Ti, приходится удалять довольно значительной толщины поверхностный слой, обогащенный крупными включениями соединений титана. [c.79]

Результаты описанных выше исследований показали, что закономерности, наблюдаемые при кристаллизации полых слитков из легкоплавких металлов, имеют место и при затвердевании полых слитков из тугоплавких сплавов. Механизм уменьшения деформации и увеличения скорости затвердевания полых слитков под действием модификаторов возможно следующий. В первый момент соприкосновения немодифицированного расплава со стенкой изложницы вследствие большой работы образования зародышей центры кристаллизации возникают в узком слое расплава и не одновременно. Поэтому рост кристаллов происходит неравномерно, и затвердевающая корка деформируется из-за возникающих на- [c.153]

При введении в расплав соответствующих модификаторов уменьшается работа образования зародышей, скорость зарождения центров кристаллизации в переохлажденном расплаве увеличивается, и происходит одновременный рост большого количества тонких столбчатых кристаллов, имеющих примерно одинаковую направленность. Вследствие этого фронт кристаллизации становится более равномерным, что способствует ослаблению возникающих напряжений в корке слитка, уменьшению ее деформации и образованию равномерного зазора. Толщина зазора к тому же становится меньше, так как модификаторы способствуют уменьшению усадки, что установлено измерением диаметров модифицированных и немодифицированных полых слитков. Кроме того, происходящая под влиянием модификаторов дегазация расплава устраняет выделение на фронте кристаллизации газовых пузырьков, тормозящих затвердевание слитка. [c.154]

Расчеты показывают, что для образования зародыша критического размера необходимо затратить работу, равную трети свободной энергии поверхности кристалла [c.95]

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]

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]

Эти результаты также свидетельствуют о том, что ближний порядок в жидкости оказывает непосредственное влияние на процесс кристаллизации. Однако нужно помнить, что выше температуры кристаллизации происходит лишь подготовка расплава к кристаллизации, а зародыши образуются только в переохлажденной жидкости. При наличии в расплаве микрогруппировок, структура которых сходна со структурой кристаллов, работа образования зародышей в переохлажденной жидкости может быть значительно уменьшена. [c.44]

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]

Анализ формул (2)—(4) показывает, что уменьшение поверхностного натяжения кристалл—жидкость о, как и уменьшение краевого угла смачивания О, приводит к уменьшению работы образования зародыша. Уменьшение работы образования АФ , как и снижение энергии активации перехода атома из н идкой фазы в твердую V (что возможно вследствие интенсификации диффузионных процессов), должно привести к увеличению скорости зарождения центров кристаллизации п и тем самым способствовать образованию более мелкозернистой структуры. [c.434]

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]

При избирательной кристаллизации сплава зародыш отличается от расплава и составом. Состав зародышей критического размера теоретически исследовался в работах [110, 221, 243, 311]. Пренебрегая зависимостью межфазной поверхностной энергии от размеров кристалла, задачу о химическом составе зародыша можно свести к следующему. Зародыш критического размера находится в равновесии с переохлажденной жидкостью, если AfiA,2 = О и Д .1б,2 = = 0. Воспользовавшись уравнением (13), определим хими- [c.38]

Авторы работы [265], используя методы вакуумной металлографии, проследили за размерными и структурными изменениями железа по достижении конечных температур цикла. Образец нагревали пропусканием электротока, и по предварительно нанесенным отпечаткам микротвердомера оценивали изменение размеров различных участков неравномерно нагретого образца. В средней части образца, где температурные градиенты были невелики, наблюдалось различие в линейных изменениях, происходящих при нагреве и охлаждении. В участках с большими температурными градиентами это различие отсутствовало и относительные изменения длины при прямом и обратном полиморфных превращениях оказались близкими к объемному эффекту фазового перехода (примерно 1%). Девятикратное повторение нагрева и охлаждения не изменило характера необратимого формоизменения образцов. На основании данных о структурных изменениях, происходящих на разных этапах термоцикла, авторы работы [265] заключили, что различие размерных изменений при нагреве и охлаждении образцов связано с характером фазовой перекристаллизации. При нагреве средней части образца возникает много зародышей аустенита, которые растут с приблизительно одинаковой скоростью во всех направлениях. В этом случае изменение длины составляет примерно 1/3—2/3 объемного эффекта превращения. При повышении температуры кристаллы аустенита последовательно растут в участках, где существуют продольные температурные градиенты, и приобретают столбчатое строение. Последовательное распространение фронта фазовой перекристаллизации вдоль образца не сопровождается изменением его поперечного сечения, и изменение длины соответствует объемному эффекту полиморфного превращения. Поскольку при охлаждении новые кристаллы феррита не зарождаются, обратное полиморфное превращение происходит путем роста сохранившихся в холодной части образца кристаллов феррита. В результате последовательной перекристаллизации столбчатые кристаллы феррита прорастают в средней части образца, что не сопровождается изменением его поперечного сечения. Таким образом, необратимое формоизменение происходит лишь в средней части образца, где [c.57]

А)] и толстых [>200 нм (>2000 А)] ленточных усов корунда различна [335]. В тонких пластинках наблюдаются осевые дислокации винтовой, краевой и смешанной ориентации. Для толстых кристаллов характерно наличие сложных переплетений дислокаций либо осевых шнуров из нескольких дислокаций. Наблюдались также бездислокационные ленты корунда. Травлением пластинок сапфира можно выявить дислокации, перпендикулярные или наклонные к плоскости базиса. Как правило, на базисных гранях пластпнок А и Лг, протравленных после выращивания, ямки травления не наблюдаются, что свидетельствует об отсутствии дислокаций, выходящих на эти плоскости. Лишь в редких случаях были выявлены дислокации роста. На рис. 167 представлена фотография дефектной пластинки сапфира на ее поверхности, ближе к краям, имеются многочисленные зародыши двумерной кристаллизации в форме гексагональных пирамид. После травления в центральной части пластины видны группы дислокаций, расположенных вдоль оси роста [1120] и проходящих насквозь через весь кристалл под углом к поверхности базиса. Рассмотрение некоторых работ, посвященных исследованию структуры нитевидных кристаллов, показывает, что она недостаточно изучена. Однако можно сформулировать вывод о том, что усы имеют самую совершенную структуру и поверхность, которую удалось получить искусственным путем усы или совсем не содержат дислокаций, или имеют их очень немного. Является ли это результатом влияния масштаба или следствием специфических условий роста, не ясно. [c.365]

Согласно теоретическим расчетам (В.И. Архаров, М.А. Штремель), наиболее оптимальной формой кристалла, приводящей к минимальной энергии деформации решетки, является пластина или игла. Оценки, выполненные в указанных работах, относятся не только к мартенситному превращению, а и ко всем видам когерентного формирования зародыша новой фазы при фазовых превращениях в твердых телах. Опыт показывает справедливость сделанных предпосьшок и для процессов образования аустенита. [c.85]

Таким образом, восстановление зерна может быть объяснено наложением дополнительных условий на процесс ориентированного образования аустенита. Согласно [59], таким условием является наличие ориентационной связи образующегося аустенитного зародыша хотя бы с двумя мартенситными кристаллами, что согласуется с экспериментальными данными. В работе [ 113] учитывается необходимость одновременной ориентационной связи с ферритом и карбидными частицами (видманштеттовым карбидом). Картина может несколько осложниться при образовании аустенита из двойникованного мартенсита. В этом случае, согласно расчетам [ 114], существуют шесть ориентировок аустенита, связанных соотношением Курдюмова — Закса одновременно с двумя взаимно двойникованными ориентировками мартенсита. Однако опыты свидетельствуют о том, что и в этом случае происходит преимущественное восстановление ориентации исходного аустенита. Из изложенного следует, что структурная наследственность - это довольно распространенное явление, с которым необходимо считаться в практике термической обработки. [c.87]

В.М. Счастливцевым с сотрудниками вьшолнена серия работ, в которых уделялось серьезное внимание определению ориентационных связей фаз при разных условиях нагрева [ 59, 107, 113, 123, 124]. Для решения этой задачи применялась трансмиссионная электронная микроскопия, строились полюсные фигуры. Данные этих работ подтвердили существование ориентационного соответствия зародышей аустенита мар-тенситным кристаллам на начальных стадиях превращения как при медленном, так и при ускоренном нагреве [ 59]. При медленном нагреве эти ориентировки сохраняются до окончания а 7-превращения. При ускоренном нагреве в верхней области межкритического интервала возникают участки глобулярного аустенита ( белые поля [1]), которые, по данным работ [ 123, 124], можно рассматривать как рекрис-таллизованные участки. Об этом свидетельствует то обстоятельство, что взаимные ориентации между новыми глобулярными зернами 7-фазы [c.93]

Возникновение зоны замороженных кристаллов связывают со степенью переохлаждения расплава при его соприкосновении со стенкой изложницы. Зарождение ц. к. в периферийной зоне слитка может происходить спонтанйо и на активированных и изоморфных нерастворимых примесях. При спонтанном зарождении переохлаждение слоя жидкости, прилегающего к стенке изложницы, зависит от работы образования зародышей в расплавленной стали. Чем выше работа образования зародышей, тем больше переохлаждение, при котором спонтанно возникают зародыши критического размера. [c.77]

Ряд работ посвящен изучению влияния изоморфных нерастворимых примесей на с. з. ц. к. в пересыщенных водных растворах и переохлажденных веществах. П. Д. Данков наблюдал явление ориентационного соответствия между образовавшимися кристаллами в пересыщенном водном растворе ЫаС1 и гранью примеси, на которой возникли зародыши. Образование зародышей на примесях обусловлено не только их изоморфностью с растворенной солью, но и близостью параметров решеток. В. И. Данилов [19, с. 293—322] приводит пример кристаллизации NaBr из водного раствора на изоморфной примеси PbS с параметрами решетки, отличающи- [c.127]

Наличие потенциального барьера, представляющего работу образования зародыша, предопределяет склонность системы к переохлаждению. Процесс кристаллизации в таком случае 1ЙОЖНО вызвать путем введения кристаллической затравки, т. е. небольшого кристалла того же самого вещества, ориентирован-лого определенным образом для того, чтобы вырастить кристалл нужной ориентации. Случайные примеси и неоднородности стенок кристаллизатора способствуют началу кристаллизации и могут помешать заданному режиму роста. [c.97]

Рассмотренные условия относятся только к скорости роста кристаллов окисла. Если они соблюдаются, то скорость роста может быть очень медленной, что, очевидно, позволяет наблюдать обычные зародыши. Однако для обнаружения зародышей эти условия обычно недостаточны. Необходимо, чтобы скорость зарождения (число зародышей, образуюш,ихся в единицу времени) не была слишком большой. Следовательно, чтобы сделать правильные предложения относительно возможности наблюдать зарождение и рост кристаллов окисла, необходимо знать точные формы соответствующих кривых, что очень трудно. За неимением данных относительно этих кривых можно, руководствуясь их колоколообразной формой, исследовать область возрастающих температур, которая соответствует нисходящей ветви кривой зарождения при этом берутся условия, при которых скорости зарождения не являются слишком большими. Можно, оперируя довольно низкими температурами, найти область, где скорости возникновения и роста настолько малы, что их можно измерить (левая часть соответствующих кривых). Трудность данного исследования заключается обычно в очень малой величине кристаллов окисла, наблюдать которые можно главным образом методом электронной микроскопии (работы Гватмея и сотрудников в области окисления никеля и меди [5, 6]). [c.131]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...