Диффузия по размерам зародыша

Определить коэффициент диффузии по размерам для выпадения вещества из пересыщенного (но все еще слабого> раствора зародыши предполагаются сферическими. [c.508]

Особенность начального образования оксида состоит в том, что из-за несовершенства поверхности отдельные зародыши располагаются на металле хаотично. Поскольку интенсивность и характер хемосорбции во многом определены ориентацией кристаллов, наличием кромок, пустот, дефектов на поверхности и т. д., предполагается, что хемосорбция является преобладающей в окислении металла в начальной стадии образования оксида, Число зародышей мало зависит от времени, а возрастает с повышением парциального давления кислорода-в окружающей среде. С повышением температуры число зародышей, приходящихся на единицу поверхности, убывает. Объясняется это увеличением поверхностной диффузии, что в свою очередь расширяет зародыши по размерам. После об-разования размещающихся хаотично на поверхности зародышей оксида окисление в дальнейшем идет путем роста отдельных кристаллов до тех пор, пока поверхность полностью не покрывается тонким оксидным слоем. Иногда такие дискретные зародыши и кристаллы оксидов могут образовываться даже после возникновения тонкой оксидной пленки [62]. Им часто отводят важную роль в общем процессе окисления металла. [c.46]

Величина В играет роль коэффициента диффузии зародышей по размерам . Коэффициент же А связан с В соотношением, следующим из условия обращения s в нуль для равновесного распределения. Взяв последнее в виде (99,1) и пренебрегая медленным изменением предэкспоненциального множителя, находим [c.505]

Кинетика выделения фаз при распаде твердых растворов. Распад с выделением фаз происходит по механизму образования и роста зародышей в соответствии с общими закономерностями этого механизма. Помимо затрат выделившейся объемной свободной энергии на приращение поверхностной энергии и компенсацию энергии упругих деформаций, образование зародышей тормозится еще и необходимостью больших флуктуаций концентрации. Поэтому для начала распада требуются большие степени переохлаждения (пересыщения) и длительные выдержки при соответствующих температурах. В то же время при данных температурах должны заметно развиваться процессы диффузии растворенных компонентов. Общая скорость образования новой фазы в зависимости от степени переохлаждения описывается кривой с максимумом. Чем больше степень переохлаждения, тем меньшие размеры имеют устойчивые зародыши, способные к росту. В координатах температура — время процесс описывается С-образной кривой. В реальных металлах возникновение зародышей облегчается наличием дефектов кристаллического строения. [c.497]

Перлитное (эвтектоидное) превращение. В области температур Ai в случае не -слишком сильного переохлаждения (приблизительно до 550° С) превращение аустенита начинается с образования центров зарождения цементита (карбида) по границам зерен аустенита. Центры зарождения цементита вследствие направленной в их стороны диффузии углерода быстро увеличиваются в длину и в ширину, однако их рост в толщину происходит медленно, вследствие чего образуются пластинки цементита. В пространстве между зернами цементита содержание углерода в аустените уменьшается, и аустенит превращается в феррит. В дальнейшем идет рост пластин цементита и феррита. Структуру, представляющую неоднородную смесь, состоящую из пластин феррита и цементита, называют перлитом. Чем больше степень переохлаждения, тем больше количество и меньше размер возникающих зародышей новых фаз, скорость роста которых замедляется из-за уменьшения диффузии. Поэтому зерна цементита становятся все тоньше и тоньше и, кроме того, толщина феррита между ними уменьшается таким образом возникает все более тонкий перлит. Толщина пластинок, находящихся в перлите, в зависимости от температуры превращения колеблется от 0,2 до 10 мкм. Различные по величине виды пластинчатого перлита (эвтектоида) называют просто перлитом, причем даже тогда, когда пластинчатая структура более тонкого перлита может быть различима только при [c.133]

Длительная вьщержка даже при комнатной температуре сопровождается ростом зерен (см. рис. 3.32). Эти случаи принято относить к так называемому аномальному росту зерен, когда распределение зерен по размерам весьма неоднородно и большие зерна являются как бы зародышами для аномального роста. Энергии активации роста зерен в наноматериалах близки по значениям к таковым для зернограничной диффузии. В широком интервале температур выявлено повышение энергии активации роста границ с увеличением температуры например, для нанокристаллов КиА1 в интервалах температуры 873 — 1073, 1073—1173 и 1073 — 1273 К значения энергии активации составили соответственно 39, 72 и 213,5 кДж/моль, что связывается с прогрессирующим температурным влиянием пограничных сегрегаций на замедление роста зерен. Значение энергии активации роста нанозерен железа при низких температурах составляло 125 кДж/моль (что близко к энергии активации граничной самодиффузии в железе), а для более высоких температур — 248 кДж/моль (что примерно соответствует энергии активации объемной самодиффузии). Эти результаты трактуются как наличие различных механизмов роста в низко- и высокотемпературном интервалах. [c.99]

Таким образом, имеется достаточно оснований полагать, что вакансионный механизм образования и роста пор является одним из основных при высокотемпературном разрушении металлических сплавов. Хотя теоретический анализ показывает [18], что для образования зародыша поры критического размера в чистом металле требуется очень большое пересыщение, коагуляция вакансий в действительности уже наблюдается при избытке, равном 1,05. Это объясняется гетерогенным характером образования пустот в процессе диффузии. Сложное влияние оказывают границы зерен, поскольку они могут служить как источником вакансий, так и местом их стока. Кроме того, на границах зерен обычно адсорбируются чужеродные атомы, влияющие на концентрацию вакансий и релаксацию их. Оценки и опыт показывают, что в определенных случаях (порообразование в латуни в условиях вакуума и растягивающих напряжений) процесс порообразования контролирует диффузия по границам зерен [392]. Как отмечали Крюссар и Фридель, потенциальный барьер, возникающий из-за отталкивания между вакансиями, находящимися на близком расстоянии (равном 2—3 межатомных), на границах зерен оказывается меньше или отсутствует вовсе из-за наличия разориентировки. Усиление роли границ зерен в порообразовании под влиянием напряжений связано, по-видимому, с тем, что при высоких температурах пластическая деформация локализуется по границам зерен, где и возникает избыточная концентрация вакансий. [c.411]

Мы уже говорили, что всякий гидрофон воспринимает кавитационный шум, излучаемый многими кавитационными пузырьками различных размеров. При этом каждый кавитационный пузырек помимо гармонических дискретных составляюш их частоты излучает звуковое давление в виде сплошной части спектра в некоторой полосе частот. Но-поскольку в кавитационной области присутствуют кавитационные пузырьки различных размеров от очень больших (порядка резонансного размера для данной частоты ультразвукового поля) до очень малых (определяемых пузырьками пороговых размеров , которые еш е могут кавитировать при данной амплитуде давления ультразвукового поля), то сплошная часть спектра должна занимать очень широкий диапазон частот. Таким образом, сплошная часть спектра будет нести информацию о функции распределения кавитационных пузырьков в кавитационной области по размерам. При этом ни в коем случае нельзя путать функцию распределения кавитационных пузырьков (которые возникли из зародышей и за некоторое время установления кавитационной области выросли до определенных размеров вследствие диффузии) с функцией распределения по размерам кавитационных зародышей, которая характеризует кавитационные свойства всякой жидкости до возникновения кавитации. Определить с помош ью спектра кавитационного шума функцию распределения зародышей кавитации по размерам удалось бы в том случае, если бы можно было экспериментально измерить этот спектр в тот самый начальный момент времени, когда только приложено ультразвуковое поле, возникла кавитация на зародышах кавитации, но ещ е не успела установиться стационарная кавитационная область. По-видимому, сделать это принципиально невозможно, так как для аппаратурного определения спектра кавитационного сигнала необходимо определенное время анализа, которое по крайней мере не меньше нескольких периодов ультразвукового поля. Но, как показывают эксперименты [36], нескольких периодов оказывается вполне достаточно для формирования стационарной кавитационной области, т. е. за это время вследствие направленной диффузии кавитационные зародыши уже превра-ш аются в кавитационные пузырьки заведомо больших равновесных размеров. [c.162]

При второй схеме зарождения - вдали от карбидной частищ.1 (рис. 34, в) - выражение (17) несколько изменяется. В этом случае углерод переносится к возникшему зародышу 7-фазы от перлитного зерна или частицы третичного цементита через ферритную матрицу, и в выражение (17) вместо Dy следует подставлять коэффициент диффузии углерода в а азе Da. Роль х здесь играет расстояние от карбидной частицы (перлитного участка) до аустенитного центра, соответствующее по порядку величины размеру зерна, поскольку, как уже отмечалось, в начале а - 7-превращения аустенит образуется преимущественно на границах зерен. Меняются также значения градиента концентраций по участку и разности концентраций на границах аустенитного участка и а-фазы. В этом случае аустенитный участок с обеих сторон граничит с о-фазой, поэтому в рассмотрение должна вводиться только разность концентраций углерода в феррите и аустените на границе их раздела ( Су а). Величина градиента концентраций, под влиянием которого углерод диффундирует от карбидной частицы в аустенит, определяется в данном случае разностью концентраций углерода в феррите на границе раздела с карбидной частицей (Са к) и аустенитным участком (С -у) [c.73]

Аустенитизация. Для того чтобы в стали происходили превращения, описанные Выше, необходимо начинать процесс термической обработки из аустенитного состояния. Аустеиит в стали возникает не толькр в процессе первичной кристаллизации и затвердевания при охлаждении, но и во время нового нагрева полностью охлажденной Стали. В процессе нагрева аустеиит образуется из продуктов распада (феррита, перлита, карбидов и т. д.), возникших ранее. При достижении температуры A i начинается превращение перлита (эвтек-тоида) в аустенит, которое представляет собой процесс, идущий одновременно с изменением кристаллической решетки и диффузией, причем из феррита, содержащего 0,025% С, и цементита, содержащего 6,67% С, образуется аустенит, содержащий приблизительно 0,8% С. Это йревращение начинается с образования центров зарождения новой фазы по границам зерен феррита и цементита и продолжается с роСтом устойчивых зародышей. Здесь действительно утверждение, что чем больше перегрев (по отношению к критической температуре превращения), тем большее количество зародышей меньшего размера будет способно к росту и тем быстрее начнется и протечет превращение или же уменьшится скрытый (инкубационный) период. [c.136]

Существующие в настоящее время гипотезы взаимосвязи процессов дегазации и кавитации весьма противоречивы. Некоторые авторы [70, 88] считают, что дегазация жидкости возможна только при наличии кавитации, после образования парогазовых полостей, которые, увеличиваясь в размерах из-за диффузии и коалесценции, покидают жидкость. По мнению других [72], дегазация с кавитацией не связана, а определяется диффузией газа в пульсирующие пузырьки, уже существующие в жидкости, и последующей их коалесценцией. Чтобы ответить на этот вопрос однозначно, нужно сопоставить кинетику процесса дегазации при низких интенсивностях звука, когда кавитация заведомо отсутствует, и при наличии кавитации. В этой связи определенный интерес представляет сообщение [93] о существовании оптимальной для дегазации области интенсивностей, в пределах которой скорость изменения концентрации газа наибольшая. Эта область со стороны меньших значений интенсивности ограничена величиной кавитационного порога. Совпадающее с возникновением кавитации увеличение скорости массообмена авторы приписывают действию двух факторов 1) увеличению числа пузырьков-зародышей, происходящему в результате образования и отделения микропузырьков с поверхности пузырьков благодаря возбуждению поверхностных мод колебаний большой амплитуды 2) повышению диффузионного потока газа на пузырек вслед- [c.314]

Когда энергия, необходимая для создания поверхности раздела фаз, относительно велика, процесс образования зародыша в основном определяется вторым членом А/ з уравнения общей свободной энергии фазовых превращений. Особенно это имеет место при небольших степенях переохлаждения (первый член / .РV мал). В этих условиях образование зародыша рвязано с необходимостью значительного искажения атомнокристаллической структуры на возникающей межфазной границе. Такие зародыши называются зародышами некогерентного типа. Они образуются преимущественно по границам зерен с большими углами разориенти-ровки, которые особенно характерны для металлов в рекристаллизован-ном состоянии, а также на свободных поверхностях и инородных включениях. Эти места являются наиболее выгодными потому, что обладают более высокими уровнем свободной поверхностной энергии и степенью искажений кристаллической решетки исходной фазы. Уменьшение размера зерен способствует увеличению числа возникающих зародышей и тем самым ускоряет превращение в целом. А. X. Коттрелл 16] отмечает, что по степени искажения (или неупорядоченности) атомной структуры эти границы и поверхность раздела между некогерентным зародышем и матрицей исходной фазы весьма напоминают друг друга. Возникновение некогерентных зародышей по границам зерен в сплавах облегчается еще и потому, что благодаря повышенной концентрации поверх-ностноактивиых легирующих элементов и примесей и более высоким коэффициентам диффузии атомов на границах (в сравнении с областями неискаженной решетки в зерне) повышается вероятность флуктуаций состава и сокращается время, необходимое для подхода атомов нужного сорта к зародышу. Экспериментально это доказано методом меченых [c.15]

В условиях нагрева выше при превращении низкотемпературной фазы в высокотемпературную кривые изменения числа возникающих зародышей и объемной скорости превращения имеют другую закономерность, чем при охлаждении. По мере повышения степени перенагрева обе эти характеристики превращения непрерывно возрастают, так как одновременно с ростом числа зародышей и уменьшением их критических размеров увеличивается и подвижность атомов. Этими особенностями, в частности, обусловлено то, что перенагреть низкотемпературную фазу значительно труднее, чем переохладить высокотемпературную. Таким образом, при непрерывном нагреве по мере повышения температуры все более полное развитие должны получать процессы диффузии, что само по себе должно снижать вероятность протекания обратных бездиффузионных (мартенситных) превращений. [c.80]

Измельчение субзерен — фрагментов и расположенных внутри них блоков сопровождается существенным увеличением углов разориентировки и нарушением когерентности решетки у поверхностей раздела. Одновременно с увеличением степени деформации аустенита интенсифицируется блокировка примесными атомами и вакансиями всех этих поверхностей раздела, а также скоплений дислокаций внутри блоков. В подобных условиях даже границы блоков не только не должны являться дополнительными местами образования мартенситных кристаллов, но и могут служить препятствиями при росте зародышей (возникающих внутри блоков) по крайней мере на стадии достижения ими критических размеров. Что же касается отдельных дислокаций и их скоплений внутри блоков, то их роль в качестве готовых зародышевых центров мартенситных кристаллов определяется степенью развития процесса термической стабилизации аустенита. Повышение температуры деформации (до известного предела, определяемого устойчивостью облаков Коттрелла) и снижение последующей скорости охлаждения способствуют блокированию дислокаций за счет диффузии примесных атомов и уменьшают вероятность образования мартенситных кристаллов в этих местах. Для зарождения кристаллов становятся необходимыми сдвиги в других свободных от закрепленных дислокаций участках объемов блоков. [c.167]

Для Ф. п. II рода характерно отсутствие скачков плотности в-ва, концентрации компонентов, теплоты перехода. Но точно такая же картина наблюдается и в критич. точке на кривой Ф. п. I рода (см. Критические явления). Сходство оказывается очень глубоким. Ок. критич. точки состояние в-ва можно характеризовать величиной, играющей роль параметра порядка. Напр., в случае критич. точки на кривой равновесия жидкость—пар — это отклонение плотности от ср. значения. При движении по критич. изохоре со стороны высоких темп-р газ однороден, и отклонение плотности от среднего значения равно нулю. Ниже критической температуры в-во расслаивается на две фазы, в каждой из к-рых отклонение плотности от критической не равно нулю. Поскольку вблизи точки Ф. п. II рода фазы мало отличаются друг от друга, возмояшо образование зародышей большого размера одной фазы в другой фазе [флуктуация), точно так же, как вблизи критич. точки. С этим связаны многие критич. явления при Ф. п. II рода бесконечный рост магнитной восприимчивости ферромагнетиков и диэлектрической во с приимчивос ти сегнетоэлектриков (аналогом явл. рост сжимаемости вблизи критич. точки жидкость—пар), бесконечный рост теплоёмкости, аномальное рассеяние эл.-магн. волн [световых в системе жидкость—пар (см. Опалесценция критическая), рентгеновских в ТВ. телах], нейтронов в ферромагнетиках. Существенно меняются и динамич. явления, что связано с очень медленным рассасыванием образовавшихся флуктуаций. Напр., вблизи критич. точки жидкость—пар сужается линия рэлеевского рассеяния света, вблизи Кюри точки ферромагнетиков и Нееля точки антиферромагнетиков замедляется спиновая диффузия (происходящее по законам диффузии распространение избыточной намагниченности) и т. д. Ср. размер флуктуаций (радиус корреляций) Я растёт по мере приближения к точке Ф. п. II рода и становится в этой точке бесконечно большим. [c.801]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...