Зародыш новой фазы

Кинетика диффузионного превращения. Диффузионное превращение происходит по механизму образование зародыша и рост новой фазы . Этот тип превращения подчиняется тем же общим закономерностям, что и процессы кристаллизации жидкости (см. гл. 12). Существуют некоторые особенности, связанные с твердым состоянием исходной и образующейся фаз и относительно низкой температурой превращений. Образование зародышей критических размеров сопровождается увеличением свободной энергии системы, равным /з поверхностной энергии зародышей (остальные две трети компенсируются уменьшением объемной свободной энергии). Возникновение зародышей обеспечивается в результате флуктуационного повышения энергии в отдельных группах атомов. При превращении в сплавах образуются фазы, отличающиеся по составу от исходной, поэтому для образования зародыша необходимо также наличие флуктуации концентрации. Последнее затрудняет образование зародышей новой фазы, особенно если ее состав сильно отличается от исходной. Другой фактор, затрудняющий образование зародыша новой фазы, связан с упругой деформацией фаз, которая обусловлена различием удельных объемов исходной и образующейся фаз. Энергия упругой деформации увеличивает свободную энергию и, подобно поверхностной энергии, вносит положительный вклад в баланс энергии. Критический размер зародышей и работа их образования уменьшаются с увеличением степени переохлаждения (или перегрева) по отношению к равновесной температуре Гр, а также при уменьшении поверхностной энергии зародыша. [c.493]

Эти соотношения не позволяют получать численную оценку перечисленных выше величин. Причиной этого является то, что данные соотношения включают также параметры зародышей новой фазы, до сих пор не известные. К неопределенным параметрам критических зародышей новой фазы относятся [c.82]

Иначе говоря, ничего не известно о структуре вещества критического зародыша новой фазы. Остается открытым и вопрос о том, каким же образом в кристаллизующейся системе преодолевается высота энергетического барьера, необходимого для формирования зародышей новой фазы с критическим радиусом Гс, если все частицы с радиусом г< неустойчивы и исчезают. [c.82]

Поверхность такого кластера имеет фрактальную размерность D =3. Поверхность ведет себя как обычное твердое тело, имеющее объемные свойства. Теоретически, любой точки этого твердого тела можно "коснуться" снаружи, поэтому критический зародыш новой фазы представляет собой идеальный пористый объект [6]. Пример идеальной пористой перколяционной системы, смоделированной в [6], показан на рис. 59. [c.83]

Для кластера с размерностью = 2,5 геометрическая фрактальная размерность поверхности критического зародыша новой фазы имеет максимальное значение и приводит, в свою очередь, к максимальной площади поверхности данного объекта. Соответственно в системе возникает максимальное стремление уменьшить эту вновь образованную площадь поверхности критических зародышей новой фазы. Достижение описанного состояния системы определяется как начало процесса кристаллизации или фазового перехода первого рода (см, словарь терминов) [c.84]

Возвращаясь к выдвинутому выше предположению о фрактальном строении критических зародышей новой фазы, образующихся в процессах кристаллизации и конденсации, попытаемся показать картину дальнейшей эволюции кристаллизующейся системы. [c.86]

Критические зародыши новой фазы - частицы, способные к самопроизвольному росту. Их размер должен превышать критический размер г. При г<г рост частиц связан с увеличением энергии Гиббса. [c.150]

Какие доводы можно привести в пользу фрактального строения критического зародыша новой фазы [c.160]

Каким модельным механизмом можно описать формирование фрактальных критических зародышей новой фазы [c.160]

Для кластера с размерностью 2.5 геометрическая фрактальная размерность поверхности критического зародыша новой фазы имеет максимальное значение и приводит, в свою очередь, к максимальной площади поверхности данного объекта. Соответственно в системе возникает максимальное стремление уменьшить эту вновь образованную площадь поверхности критических зародышей новой фазы. Достижение описанного состояния сис- [c.124]

Условия (6.16), (6.17) обеспечивают устойчивость равновесия по отношению к небольшим флуктуациям. При больших флуктуациях, когда начинают выступать неучтенные особенности поверхности флуктуационных зародышей, эти условия оказываются недостаточными. Например, в состояниях переохлажденного пара или перегретой жидкости условия 6.16) выполняются, хотя эти состояния устойчивы только при образовании во время флуктуаций плотности небольших зародышей новой фазы, а при флуктуациях с образованием больших зародышей однородные системы распадаются на две фазы. Это обусловлено особой ролью поверхностной энергии зародышей (которую мы до сих пор на учитывали) при малых каплях образование их приводит к увеличению свободной энергии F системы, поэтому эти капли исчезают при больших зародышах образование их может привести к уменьшению F, что ведет к разделению системы на две фазы, указывая на метастабильность однородной системы (см. 57). [c.109]

Степень переохлаждения велика,., Поэтому образование центров кристаллизации возможно не только на границах, но и внутри зерен, при этом критический размер зародышей новой фазы будет малым, а число возникающих центров кристаллизации велико. Растущие кристаллики р-фазы не могут принять устойчивой сферической формы, так как такие сферические образования вызывали бы в упругой среде значительные внутренние напряжения. Поэтому кристаллики приспосаб-, иваются, приобретают пластинчатую форму. Действительно, кристаллики новой формы, выделяющиеся из сильно переохлажденных твердых растворов, имеют очень малые размеры. Толщина их составляет несколько атомных слоев, а протяженность — несколько десятков или сотен атомных слоев. Однако такой тонкий кристаллик самостоятельно существовать не может, он может существовать лишь приклеенным к крупному кристаллу (точнее внутри его). [c.142]

Зародыш новой фазы может возникнуть только в тех микрообъемах исходной фазы, состав которых, в результате флуктуации концентрации и расиоложения атомов, соответствует составу и строению новой кристаллизующейся фазы. Если при этом концентрационные флуктуации соответствуют микрообъемам, имеющим размер не меньше критического, возникает устойчивый зародыш, способный к росту. [c.89]

Превращения при распаде твердого раствора протекают с образованием фаз, имеющих состав, отличный от исходной матричной фазы. Поэтому для гомогеЕиюго возникновения зародыша новой фазы критического размера необходимо наличие флуктуаций энергии и концентрации. Чем больше степень переохлаждения, тем меньше критический размер зародыша и требуемые для его образования флуктуации энергии и концентрации. Чаще зародыши образуются в дефектных местах кристаллической решетки, на границах зерен, в местах сконления дислокаций, на включениях примесей и т. д. (гетерогенное зарождение). Это объясняется уменьшением работы образования критического зародыша (по сравнению с гомогенным зарождением) и его размеров. [c.103]

Чем меньше зерно исходной фазы, тем больше возникает зародышей новой фазы и тем быстрее протекает фазовое превращение. Рост зародьпией новой фазы происходит в результате перехода атомов через границу раздела из исходной фазы во вновь образуемую. [c.103]

Превращение в твердом состоянии характеризуется также тем, что образование зародыша н<звой фазы в твердой анизотропной среде должно проходить с соблюдением правила структурного и размерного соответствия. Тогда зародыш новой фазы ориентирован так, что он сопряжен с исходной фазой но определенным кристаллографическим плоскостям, наиболее сходным по расположению атомов и по расстоянию между ними. [c.103]

При температуре наименьшей устойчивости аустенита скорость превращения очень велика. В некоторых низкоуглеродистых сталях длительность инкубационного периода при этой температуре не превышает 1,0 1,5 с. Уменьшение устойчивости аустенита и роста скорости его превращения с увеличением степени переохлаждения объясняется возрастанием разности свободных энергий аустенита и феррита, При этом уменьпшется размер критического зародыша, способного к росту, и возрастает количество объемов в исходном аусте-ните, в которых могут 1юзникнуть зародыши новых фаз — феррита и цементита. Повышение устойчивости аустенита и уменьшение скорости его превращения при больших степенях переохлаждения определяется снижением скорости образования и роста новых фаз вследствие замедления процесса диффузии. [c.163]

Итак, на начальном этапе процесса кристалпиза1(ии из расплава сталей и сплавов образуются критические зародыши новой фазы, и.меюгцие пористую фрактальную структуру. [c.84]

Процесс предкристаллизации харакгеризуется переходом жидкой фазы в состояние своеобразного студня, подобного киселю. Центрами уплотнения данной системы являются критические зародыши новой фазы. Плотность системы в дальнейшем возрастает. [c.86]

Г- зародыши новой фазы докришческого размера - критические зародыши новой фазы [c.87]

Рис.61. Схема перестройки структуры расплава в процессе предкристаллизации а - частицы жидкой фазы (расплава), совершающие броуновское движение б - состояние расплава при некотором охлаждении, появление зародышей новой фазы докрити-ческого радиуса 3 - критическое состояние расплава в момент образования критических зародышей новой фазы, поле сил дальнодействующего притяжения генерирует в системе перколяцнонный кластер

Еще одним доводом, 1 оворлщим в пользу фрактального строения зародышей новой фазы является, ме й.шее по сравнению с плотным кластером количество частиц, необходимое для его образования. [c.123]

Итак, на начапьиом этапе процесса кристаллизации из расплава сталей и сплавов образуются критические зародыши новой фазы, 1шеющие пористую фракталы/ую структуру. [c.125]

В чем отличие классической модели образования зародышей новой фазы но флуктуа-ционному механизму и фуллереиной модели [c.377]

Для осуществления фазового перехода необходимо, чтобы внутри имеющейся фазы возникла маленькая стабильная область (зародыш) новой фазы. Образовавшись, такой зародыш сразу начинает расти, иока новая фаза не займет всего объема образца. Явления переохлаждения и перегрева отражают трудность процесса возникновения зародышей, который тесно связан с поверхностной энергией границы между фазами. Можно показать, что если поверхностная энергия всюду иоложите,1]ьна, то стабильные зародыпи вообще образовываться не могут [1981. [c.658]

Размеры зародышей новой фазы. Если в одной из фаз вещества образуется некоторое количество новой фазы, то энергия Гиббса всей системы изменяется на величину, состоящую из двух членов, первый из которых равняется произведению разности химических потенциалов новой и первоначальной фаз на количество образующейся новой фазы, а второй обусловлен поверхностной энергией и равен произведению поверхностного натяжения на площадь поверхности раздела фаз. Так, например, при образовании в паро- [c.229]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...