Кристаллизация переохлажденных жидкостей

Первая стадия — нагревание жидкости до температуры, при которой она находится в равновесии с кристаллами А, вторая — квазистатический переход в кристаллическое состояние, третья стадия — охлаждение кристаллов до начальной температуры. Все стадии процесса происходят при постоянном давлении Р2. Другой, изотермический путь равновесной кристаллизации переохлажденной жидкости (И на рис. 2) [c.74]

Вскипанию перегретых жидкостей посвящено гораздо меньше исследований, чем конденсации пересыщенных паров или кристаллизации переохлажденных жидкостей. Автор стремился восполнить пробел и по возможности подробно рассмотреть вопросы, относящиеся к перегретой жидкости, как частному случаю метастабильных состояний. Главное внимание уделено анализу экспериментальных данных по кинетике зародышеобразования и проверке теории гомогенной нуклеации. Основы теории изложены в гл. 2. Существенные стороны методики и техники экспериментов обсуждаются в гл. 3, 4, 8. Материал гл. 5 показывает, что условия проведения опытов могут быть приближены к тому, что предполагается в теории гомогенного зародышеобразования. Теория находится в удовлетворительном согласии с опытом. Эта апробация не только подтверждает приемлемость существующего макроскопического варианта теории, но также выявляет масштаб характерных расхождений. [c.7]

I 36] КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ПЕРЕОХЛАЖДЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ 150 [c.159]

Современный интерес к проблеме кристаллизации переохлажденных жидкостей связан с практикой выращивания монокристаллов и с перспективой управления структурой твердого образца путем изменения скорости кристаллизации. Как при явлениях вскипания и конденсации, здесь также существуют два основных процесса, от которых зависит эволюция системы при заданных условиях переохлаждения. Первый процесс — образование зародышей, второй процесс — их рост и взаимодействие между собой и с материнской фазой. Кристаллизация переохлажденных жидкостей и пересыщенных растворов почти всегда идет на гетерогенных зародышах. Затравкой служат [c.159]

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ПЕРЕОХЛАЖДЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ 163 [c.163]

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ПЕРЕОХЛАЖДЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ 165 [c.165]

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ПЕРЕОХЛАЖДЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ 107 [c.167]

Л. О. М е л е ш к о. Кристаллизация переохлажденной жидкости в поле ультразвуковых волн. — ИФЖ, 6, 6, 123—125, 1961. [c.577]

При затвердевании слитка кристаллизация начинается у поверхности более холодной формы и происходит вначале преимущественно в примыкающем к поверхности тонком слое сильно переохлажденной жидкости. Вследствие большой скорости охлаждения это приводит к образованию на поверхности слитка очень узкой зоны I сравнительно мелких равноосных кристаллитов (рис. 27). [c.33]

Рис. 2. Кривая кристаллизации из переохлажденной жидкости.

При охлаждении переохлажденной жидкости в ней могут протекать процессы образования и роста зародышей кристаллизации (рис. 2.14). Эти процессы подробно описаны в главе 3. Здесь стоит только подчеркнуть, что с понижением температуры частота появления зародышей кристаллизации уменьшается, а скорость их роста возрастает. Можно построить так-называемую С-образную [c.48]

На рис. 2.14 приведены ТТТ-диаграммы веш,еств Л и которые, как видно, существенно различаются линия, отвечающая началу кристаллизации вещества В, смещена в сторону больших времен. Для аморфизации обоих этих веществ требуются минимальные скорости охлаждения, определяемые по линиям, касающимся выступов диаграмм. При этих и больших скоростях охлаждения кристаллы не зарождаются и переохлажденная жидкость сохраняется вплоть до температуры Tg, при которой она превращается в стекло. Минимальную необходимую для аморфизации скорость охлаждения (критическую скорость охлаждения R ) можно оценить по ТТТ-диаграммам. Так, на рисунке R >J f и, таким образом, вещество А характеризуется меньшей способностью к аморфизации, чем вещество В. [c.48]

I, 3 — ТТТ-диаграммы начала кристаллизации 2, 4 — ССТ-диаграммы 5 — переохлажденная жидкость [c.48]

Кристаллизация начинается при достижении некоторого предельного условия, например переохлаждения жидкости или пресыщения пара, когда практически мгновенно возникает множество кристалликов — центров кристаллизации. [c.26]

Для медленно охлаждающегося чистого металла кривая охлаждения будет иметь вид, показанный на рис. 1.8, а. Кривая охлаждения свидетельствует о том, что жидкий металл охлаждается равномерно до точки А. В точке А понижение температуры прекращается. Между точками А и Б находится участок так называемой критической температуры, при которой начинается и заканчивается кристаллизация металла. Далее температура вновь понижается равномерно. Кривая охлаждения сплава показана на рис. 1.8, в (она станет понятна после изучения аллотропических превращений). Охлаждение аморфного тела протекает плавно (рис. 1.8, б), так как оно постепенно отвердевает вследствие уменьшения подвижности частиц. Кажущееся твердым аморфное тело по структуре представляет собой переохлажденную жидкость. [c.13]

Состояние, промежуточное между состоянием реального кристаллического твердого тела и аморфного твердого тела. При особых условиях охлаждения (с большими скоростями) не происходит кристаллизации, и расплав переходит в переохлажденную жидкость, имеющую твердое агрегатное состояние. Стеклообразное состояние мета-стабильно по сравнению с твердым кристаллическим состоянием и переохлажденной жидкостью (рис. 1.38). [c.25]

В жидком состоянии атомы веш ества вследствие теплового движения перемещаются беспорядочно. В то же время в жидкости имеются группировки атомов небольшого объема, в пределах которых расположение атомов веш ества во многом аналогично их расположению в решетке кристалла. Эти группировки неустойчивы, они рассасываются и вновь появляются в жидкости. При переохлаждении жидкости некоторые из них (наиболее крупные) становятся устойчивыми и способными к росту. Эти устойчивые группировки атомов называют центрами кристаллизации (зародышами). Образованию зародышей способствуют флуктуации энергии, т.е. отклонения энергии группировок атомов в отдельных зонах жидкого металла от некоторого среднего значения. Размер образовавшегося зародыша зависит от величины зоны флуктуации. [c.70]

D) Неверно. Рост температуры возможен лишь на начальной стадии кристаллизации при сильном переохлаждении жидкости. [c.50]

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]

Чтобы вывести систему из равновесия, необходимо повысить щн понизить температуру. Скорость плавления достигает заметной величины при настолько незначительных повышениях температуры на границе фаз, что увеличение температуры выше точки плавления в обычных условиях эксперимента не улавливается. При понижении температуры соприкасающихся фаз наблюдается переохлаждение жидкой фазы, которое является движущей силой процесса кристаллизации. Если в жидкости нет твердой фазы, то при понижении ее температуры удается достигнуть больших значений переохлаждения. Жидкость в переохлажденном состоянии в известном температурном интервале может сохраняться неопределенно долгое время. Если в такую жидкость внести кристаллик того же вещества, то его рост начинается не всегда. Для каждой температуры переохлаждения данного вещества существует вполне определенный размер устойчивого зародыша, способного к росту кристаллик меньшего размера будет пла- [c.56]

Теплоту неравновесной кристаллизации можно определить экспериментально подобно теплоте химической реакции (см. рис. 1). Целесообразнее, однако, по причинам которые уже упоминались, использовать для этой цели данные о квазистати-ческих процессах. Один из возможных путей квазистатического осуществления процесса кристаллизации переохлажденной жидкости представлен следующими последовательными стадиями (I на рис, 2) [c.74]

Действие поверхностно-активных молекул можно объяснить тем, что они, адсорбируясь на поверхности твердого тела, меняют его взаимодействие с прилегающей жидкостью таким образом, что в результате образуются граничные фазы. Адсорбционные слои слу5кат как бы организаторами граничных фаз, подобно тому как некоторые частицы, вводимые в жидкость, охлажденную при температуре замерзания, способны служить затравками — центрами, вокруг которых начинают расти кристаллы жидкости. Различие обоих случаев заключается в том, что при кристаллизации (переохлажденной жидкости рост кристаллов от затравки прекращается только после исчерпания жидкости, способной замерзнуть. Наращивание же граничных фаз прекращается на вполне определенных расстояниях от твердой стенки А [c.208]

Роль флуктуаций и микрогетерогенностей в возникновении ВЦ, по-видимому, совершенно га же, чтон в процессе образования новой фазы из метастабнльной фазы (например, при вскипании перегретой или кристаллизации переохлажденной жидкости). Действительно, ВЦ возникает в том случае, когда в результате флуктуации локально превышается порог возбуждения. На микрогетерогенности этот порог может быть снижен. [c.168]

Перегретая жидкость является, по-видимому, лучшим объектом для проверки теории гомогенной нуклеации. Это обусловлено несколькими обстоятельствами, о которых речь пойдет ниже. Конденсация пересыщенного пара и кристаллизация переохлажденных жидкостей в интересующем нас плане подробно обсуждаются в монографиях Фольмера [10], Гупты и Гоша [11], Данилова и его сотрудников [12], Хирса и Паунда [13], Амелина [14], Чалмерса [151 в обзорных статьях Холломопа [c.11]

Конденсация пересыщенного пара протекает медленнее, а для кристаллизации переохлажденной жидкости время распада изменяется в очень широких пределах. Оно определяется пе только термодинамическими факторами, но в существенной мере размером и структурой молекул. Застекловывание жидкостей происходит и при наличии зародышевых кристаллов, если перестройке частиц препятствует высокая вязкость. Величина Тр в этом случае может быть соизмеримой с геологическими периодами. Сильная зависимость от пересыщения фазы приводит к тому, что в опыте граница достижимого перегрева жидкостей проявляется резко, хотя само понятие такой границы условно. Если обозначить характерное время опыта через, то неравенство [c.26]

Остановимся на некоторых положениях, высказанных Млодзеевским в названных выше учебниках и учебных пособиях, разъясняющих их содержание и особенности. В предисловии к учебнику Термодинамика и теория фаз Млодзеевский писал Приложение термодинамики к учению о состояниях вещества, называемое обыкновенно теорией фаз, представляет интерес прежде всего для физиков и химиков. Но по мере того как самые разнообразные области науки и техники все более стремятся стать на физико-химическую основу, теория фаз захватывает новые области применения, оказывается необходимою всюду, где приходится иметь дело с превращением вещества... Настоящая книга должна служить введением в сложную область термодинамического учения о состояниях вещества... Книга содержит общие основы термодиналшки, а затем ученье о фазах с применением к системам с одним или двумя компонентами. Особенное внимание обращено на геометрическое изображение равновесия фаз... . В первой части книги автором кратко, но очень обстоятельно излагаются основы термодинамики и ее начала. Второй принцип термодинамики Млодзеевским излагается методом Карно—Клаузиуса. Более подробно в этой части книги говорится об энтроппи и равновесии систем, о возрастании энтропии при диффузии и при кристаллизации переохлажденной жидкости, о свободной энергии и термодинамическом потенциале. [c.646]

Б е р л а г а Р. Я-, Влияние ультразвукового поля на кристаллизацию переохлажденных жидкостей, ЖЭТФ, 16, 647 (1946). [c.582]

Было показано, что не только, в жидких расплавах, но и при превращении в твердом состоянии новая форма образуется путем зарождения и роста кристаллов скорость этих процессов зависит от переохлаждения. В отличие от кристаллизации из жидкости процесс превращения в твердом состоянии (перекристаллизация) обычно протекает при сильном переохлаждении, и таммановская зависимость с. к. и ч. ц. для этого случая даже более приемлема, чем для случая первичной кристаллизации. [c.49]

Существование энергетического барьера при образовании фазовой границы служит основной причиной переохлаждения жидкости. При этом переохлаждение иногда можно осуществить в таких условиях, когда упорядочение частиц, сопровождающее процесс кристаллизации, затруднено вследствие резкого возрастания вязкости жидкости. Таким образом можно получить некристаллическую твердую фазу, находящуюся в метастабильном состоянии и фактически представляющую собой сверхвязкую жидкость. Это состояние вещества назы-вается с т е к л о о б р а 3 н ы м. [c.12]

В окрестности Гт вязкость жидкого металла составляет обычно 10-2 Па-с, ас повышением температуры она медленно уменьшается (сплошная линия L). В жидком состоянии энергия активации вяз-. кого перемещения атомов почти всегда составляет Ел ЗкТт (при Г=1000 К величина л 0,3 эВ). При кристаллизации жидкости вязкость при Тт возрастает очень сильно (в 10 раз). Однако при температуре ниже Тт, в случае подавления кристаллизации, когда жидкость находится в переохлажденном состоянии, вязкость с уменьшением температуры возрастает непрерывно. [c.57]

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]

Поскольку стекла представляют собой сильно переохлажденную жидкость, их кристаллизация при нагреве обычно происходит с сильным заро-дышеобразованием, что позволяет получать однородный, чрезвьшайно мелкозернистый металл. Такая кристаллическая фаза не может быть получена обычными методами обработки. Это открывает возможность получения специальных припоев в виде тонкой ленты. Такая лента легко изгибается, ее можно резать и подвергать штамповке для получения оптимальной конфигурации. Весьма важным для пайки является то, что лента гомогенна по составу и обеспечивает надежный контакт во всех точках изделий, подвергаемых пайке. Припои имеют высокую коррозионную стойкость. Они используются в авиационной и космической технике. [c.864]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...