Морфология поверхности раздела кристалл — расплав

В настоящей главе будут рассмотрены лишь вопросы образования твердой фазы из расплава, т. е. в условиях, когда фазовый переход определяется, как правило, отводом тепла из расплава. В начале главы будут изложены основные принципы процесса затвердевания. Изложение разбито на пять разделов, в которых обсуждается 1) образование зародышей 2) кинетика движения межфазовой границы 3) перераспределение примесей при затвердевании 4) морфология поверхности раздела кристалл — расплав и 5) физические несовершенства (дефекты). Заключительная часть главы посвящена применению развитых в начале главы представлений к 1) исследованию диаграмм состояния и 2) затвердеванию слитков. [c.155]

На фиг. 15 можно видеть слои, образовавшиеся на поверхности кристалла свинца высокой чистоты. Эта поверхность была получена в том виде, в каком она существует в процессе кристаллизации, путем быстрого разделения жидкой и твердой фаз (декантацией расплава). Как было установлено, при использовании этого метода на поверхность раздела налипает тонкий слой расплава (5—10 мк), так что морфология поверхности раздела, вообще говоря, слегка изменяется по сравнению с состоянием в процессе роста за счет кристаллизации этого тонкого жидкого слоя. Высота ступеней между слоями, показанными на фиг. 15, меньше 1 МП, т. е, мала по сравнению с толщиной налипшей пленки расплава. Несмотря на это, некоторые исследователи считают, что эти слои не являются просто следствием быстрого затвердевания налипшей пленки, а действительно существуют на поверхности раздела кристалл — расплав при затвердевании многих металлов. [c.179]

Фиг. 15. Микрофотография, иллюстрирующая слоистую морфологию поверхности раздела кристалл — расплав при затвердевании свинца высокой чистоты [21]. Х500.

Другим очень важным типом морфологии поверхности раздела является так называемая ячеистая структура, образующаяся при некоторых условиях при выращивании кристаллов из расплава, загрязненного примесями, или при кристаллизации сплавов. Фотографии подобной структуры приведены на фиг. 17 и 18. На фиг. 17 показана поверхность кристалла свинца после декантации расплава, а на фиг. 18 — фотография кристаллов льда, образующихся при росте из раствора К2СГО4. В 1953 г. Руттер и Чалмерс [13 J первыми высказали предположение, что эта ячеистая субструктура, которую можно наблюдать на поверхности раздела кристалл — расплав с помощью метода декантации, возникает вследствие образования в непосредственной близости от поверхности рйздела зоны концентрационного переохлаждения расплава. Несколькими годами раньше это явление было предсказано теоретически Иванцовым [91. Связано оно с накоплением примеси на фронте кристаллизации (фиг. 19). На основании диаграммы состояния и известного закона распределения примеси в расплаве можно рассчитать распределение равновесной температуры затвердевания Те взятой жидкости (фиг. 19). Кроме [c.181]

Из уравнения (24) вытекает, что скорость роста выступающих элементов кристалла уменьшается при отклонении формы поверхности раздела от оптимальной Sont- Рассмотрим два важных случая 1) изотермический расплав постоянного состава в этом случае приведенное выше условие означает, что выступы на растущем кристалле будут образовываться в таких направлениях и будут иметь такую форму, которые обеспечивают их проникновение в расплав с максимальной возможной скоростью 2) неизотермическая система, в которой имеется стационарное распределение температур в расплаве, обеспечивающее при данной структуре поверхности раздела затвердевание с некоторой постоянной скоростью F. В этом случае изменение морфологии будет происходить, только если при новой форме поверхности раздела затвер- [c.178]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...