Кристаллы работа образования зародыша

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]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

Таким образом, работа образования зародышей равна одной трети межфазной энергии границы раздела кристалл— расплав или поверхностной энергии кристалл — пар. [c.290]

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]

При пластинчатом росте по схеме Сирса также рассматривается дислокационный механизм. Согласно этому механизму пластинки содержат двухмерные дислокации, так что торцовые поверхности вследствие уменьшения работы образования зародышей растут значительно быстрее, чем свободные от дислокаций боковые поверхности. Участие дислокаций в механизме роста не является бесспорным, так как наблюдались и такие особые формы кристаллов, у которых нельзя было обнаружить дислокаций. [c.334]

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]

На рис. 1 схематично показан двухмерный зародыш и направления его роста. Рост первоначального двухмерного зародыша может принципиально идти по трем направлениям, указанным на рис. 1 стрелками 1, 2 и 3. Энергетически наиболее вероятным направлением роста является направление /, так как работа образования зародыша в положении I минимальна и минимально число свободных граней вновь образуемого зародыша. В положении 2 число свободных граней нового зародыша будет на одну больше, и поэтому больше работа его образования, и, следовательно, рост двухмерного кристалла в направлении 2 будет менее вероятен, чем в направлении 1. Наконец, наименее вероятным направлением роста является направление 3. [c.26]

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]

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]

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]

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]

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

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]

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]

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]

Кинетику ориентированного осаждения вещества на чужеродной подложке можно также рассматривать с помощью теории роста, используя понятие работы отделения (Каишев, Блнзняков). Работы образования зародышей, пониженные вследствие осаждения на чужеродной подложке, выражаются соотношениями (13.43) и (13.44). Явление индукции возле ребер и ступеней (увеличение частоты появления ориентированно осажденных кристаллов вдоль ступенек на грани носителя) можно объяснить преимущественным образованием зародышей в соответствии с формулой (13.45). [c.342]

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]

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что нарушения правильности кристаллической структуры играют большую роль в кинетике мартенситного превращения. Рост мартенситного зародыша, когда его размеры становятся больше критических, наиболее легко протекает в кристалле аустенита с правильным строением. Однако зарождение кристалликов мартенсита в кристалле аустенита без нарушений строения сильно затруднено. Это, по-видимому, связано с больщой работой образования зародыша при кооперативных перемещениях атомов в идеальной решетке вследствие противодействия упругих сил. Поэтому необходимо очень большое переохлаждение ниже Та, чтобы за счет увеличения понизить эту работу и сделать возможным флуктуационное образование зародыша мартенсита в идеальной решетке аустенита. Однако это переохлаждение может оказаться столь большим, что уже средняя энергия тепловых колебаний в з гон области температур будет мала для достаточно частого образования необходимых флуктуаций. Так как для марТенситного превращения эта область температур лежит ниже комнатной, то в аустенигге с идеальной решеткой мартенситное превращение при температурах ниже комнатной может совсем не пойти, несмотря на большое переох-лажденпе. [c.688]

Изложенное приводит к выводу, что мартенситное превращение может протекать и в идеальной решетке, если точка Го достаточно высока Тогда даже пр бо1льшом переохлаждении, необходимом для достаточного понижения работы обрааования зародыша, абсолютная температура и, следоват тельно, энергия тепловых колебаний окажутся достаточно высокими для чисто флуктуационного образования зародыша. Однако при определенных нарушениях строения кристалла аустенита работа образования зародыша сильно снижается за счет уменьшения работы против упругих сил. Переохлаждение, необходимое для чисто флуктуационного образования зародышей, в этом случае сильно снижается. [c.688]

Затухание и возобновление изотермического превращения с этой точки /зрения объясняется тем, что сначала используются места, наиболее нарушенные или имеющие сочетание нарушений, при котором наиболее сильно понижается работа образования зародыщей. Когда зародыши возникнут в этих местах, изотермическое превращение прекратится, поскольку кристаллы мартенсита после нарушения когерентности не растут, а новые зародыши не возникают. При дальнейшем понижении температуры вследствие понижения работы образования Зародышей для идеальной решетки используются места е меньшими нарушениями структуры. Для дальнейшего превращения необходимо дальнейшее пон жение температуры и т. д. Таким образом, пр0В1ращение распространяется на область температур. [c.688]

Характерным для мартенситного превращения является возникновение вокруг растущих кристаллов поля напряжений, что связано главным образом со сдвиговым характером перестройки атомов. Отсюда следует, что переохлаждение ниже Го необходимо не только для уменьшения работы образования (зародыша критического размера, т. е. зародыша, способного к росту (после образования такого зародыша рост мог бы происходить и при меньшем переохлаждении) за счет увеличения Д/. Оно необходимо также для того, чтобы за счет ДР компенсировать ту большую упругую энергию, которая возникает после образования кристалла мартенсита конечных равмеров. Поэтому подготовленные места не могут быть использованы выше некоторой температуры, когда F по абсолютной величине меньше упругой энергии, возникающей при образовании всего кристалла. Этой температурой, по-видимому, и является мартен-ситная точка. [c.689]

Для сталей со средним и высоким содер-жаиием углерода, а также для железоникелевых сплавов точка М лежит примерно на 200° ниже Го. Это связано, как указывалось выше, с упругой энергией, возникающей при образовании кристалла мартенсита. В чистом железе и в легированном железе точка То лежит высоко (900° или несколько ниже). Между тем мартенситиая точка для этих сплавов находится в области около 500°. Для чистого железа точку М не измеряли, однако, судя по зависимости этой точки от концентрации углерода, можно предполагать, что она находится ниже 600°. Увеличение гистерезиса обусловливается, вероятно, тем, что при высоких температурах (выше 500—600°) сильные локальные нарушения структуры неустойчивы и быстро исчезают и потому отсутствуют места, в которых работа образования зародыша сильно уменьшена. [c.689]

Дело в том, что жидкость в высокоуглеродистых сплавах (чугунах) не является практически совершенно чистой. Обычно чугун после его расплавления замутнен , т. е, содержит во взвешенном состоянии мельчайшие частицы различных включений и примесей, в том числе и мельчайшие частицы графита. На этих частицах начинается процесс кристаллизации графита, они являются стенкой, на которой оседают атомы углерода, давая кристалл графита В этом случае работа образования зародыша графита может быть и не больше работы образования зародыша цементита и поэтому даже ниже температуры равновесия (1130°) кинетически оказывается [c.143]

При переходе жидкость—пар или обратно, так же как и при переходе жидк ость—кристалл, т. е. при кристаллизации, возможны задержки в переходе, связанные с задержками образования новой фазы вследствие того, что оно требует увеличения запаса свободной энергии системы за счет свободной поверхностной энергии = ff S) образующегося зародыша новой фазы — кристаллнк-а, капельки жидк-ости или пузырька пара (работа образования зародыша, являющаяся мерой устойчивости ме гастабильно1 о состояния). Т. о. точка гашения (при данном давлении) или точна появления новой фазы на изотерме сжатия пара м. б. перейдена в обе стороны с сохранением гомогенности (однофазности) системы. Соответствующие состояния гомогенной системы в отличие от стабильных состояний ее до точки перехода и называются м е т а с т а- [c.183]

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]

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]

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]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...