Кристаллизация неравновесная

Необходимо различать макро- и микронеоднородность в паяных швах. Макронеоднородность возникает в результате неравномерного распределения компонентов в составе припоя как следствия неравномерного нагрева при пайке, недостаточного флюсования и т. д. Микронеоднородность металла паяного шва возникает в результате неравновесных условий кристаллизации. Неравновесная кристаллизация приводит к ликвационной неоднородности. Степень внутрикристаллитной ликвации сплавов зависит от скорости кристаллизации. С увеличением скорости кристаллизации внутрикристаллитная ликвация возрастает из-за подавления выравнивающей диффузии в твердом растворе. При средних скоростях кристаллизации степень внутрикристаллитной ликвации достигает максимума. При больших скоростях кристаллизации степень ликвации снижается. В некоторых работах это объясняется подавлением разделительной диффузии и явлением бездиффузионной кристаллизации [44], в других работах [45] — измельчением дендритных ячеек и увеличением площади, занятой ободком дендритных ячеек, который наиболее обеднен тугоплавким компонентом. [c.103]

При охлаждении начинается кристаллизация паяемого шва и его затвердевание. В результате затвердевания шва формируется первичная структура, типичная для неравновесной кристаллизации. Неравновесные диффузионные процессы могут продолжаться и в твердом состоянии. [c.37]

Если две или более фаЭ находятся в тесном контакте, возникает потенциал, способствующий самопроизвольному переходу вещества через границы фаз, и система стремится к состоянию равновесия. Состояние равновесия характеризуется комплексом условий, к которым приближается неравновесная система как к пределу в большинстве случаев степень достижения равновесия настолько велика, что различие между реальным состоянием и равновесным находится в пределах ошибки опыта. Знание условий равновесия имеет первостепенное значение в таких технических процессах, как абсорбция, адсорбция, экстракция, дистилляция, испарение, высушивание и кристаллизация. Критерий для определения условий равновесия был разобран в гл. 8. Из всех возможных комбинаций фаз и веществ ниже будет рассмотрена только двухфазная система неэлектролитов, в котором одна из фаз — пар. [c.264]

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ СПЛАВОВ В НЕРАВНОВЕСНЫХ УСЛОВИЯХ [c.136]

Выяснив, как теоретически происходит кристаллизация, или, точнее, какие образуются фазы в условиях равновесия (в условиях изменения температур с бесконечно малой скоростью), можно рассмотреть случай, когда превращения происходят в неравновесных условиях. Прежде всего следует отметить, что если скорость изменения температур невелика, т. е. если превращения проходят в условиях малых переохлаждений (пере-нагрев же обычно бывает невелик), то в этих случаях можнО [c.137]

В условиях же быстрых изменений температур изменяется не только температура превращения, но и условия превращения, так как не успевают (для переохлажденных систем) произойти диффузионные процессы, необходимые для осуществления превращений по типу равновесных. Для этих случаев равновесия диаграмма уже недействительна, хотя она и может оказаться необходимой в качестве отправного пункта при исследовании и для понимания тех или иных структурных особенностей, появляющихся при неравновесной кристаллизации. [c.138]

Рассмотрим неравновесный процесс сначала для первичной кристаллизации, затем для вторичной (перекристаллизации). [c.138]

Неравновесная кристаллизация из жидкого раствора [c.138]

Разбирая процесс кристаллизации твердого раствора по диаграмме, приведенной на рис. 96, мы видели, что состав твердого раствора и жидкости изменяется непрерывно. Ранее выделившиеся кристаллы более богаты тугоплавким компонентом, чем образовавшиеся позднее при меньшей температуре. Твердая фаза в процессе равновесной кристаллизации должна быть все время однородной, поэтому предполагается, что процесс выравнивания состава твердой фазы (путем диффузии) не будет отставать от процесса кристаллизации. Однако обычно при кристаллизации твердых растворов первые кристаллы имеют более высокую концентрацию тугоплавкого компонента, чем последующие. Вследствие этого ось первого порядка дендрита содержит больше тугоплавкого компонента, чем ось второго порядка, и т. д. Междендритные пространства, кристаллизовавшиеся последними, содержат наибольшее количество легкоплавкого компонента, и поэтому они самые легкоплавкие. Описанное явление носит название дендритной ликвации. Состояние дендритной ликвации является неравновесным, неоднородный раствор имеет более высокий уровень свободной энергии, чем однородный. При длительном нагреве сплава дендритная ликвация может быть в большей или меньшей степени устранена диффузией, которая выравнивает концентрацию во всех кристаллах. [c.138]

Следовательно, при этой температуре (/ ") в неравновесных условиях процесс кристаллизации не заканчивается, и из оставшейся жидкости будут выделяться кристаллы, по концентрации соответствующие положению линии се, а средний [c.139]

При неравновесной же кристаллизации процесс диффузионного насыщения ранее выпавших кри- [c.140]

Неравновесная кристаллизация из твердого раствора [c.140]

Описанный выше процесс фиксирования быстрым охлаждением неустойчивого состояния носит название закалки, а последующий процесс постепенного приближения к равновесному состоянию (путем нагрева или длительной выдержки) называется отпуском и старением. Столь разнообразное изменение структуры, достигаемое разной степенью приближения сплава к равновесному состоянию, приводит к разнообразному изменению свойств, чем и обусловлено широкое применение термической обработки, в основе которой заложены процессы неравновесной кристаллизации, в общих чертах описанные выше. [c.144]

Неравновесная кристаллизация. Процесс диффузии протекает медленно, поэтому в реальных условиях охлаждения состав в пределах каждого кристалла и разных кристаллов ие успевает выравниваться, и он будет неодинаковым. [c.92]

Если диффузия в жидкой или твердой фазе завершится не полностью (при ускоренном охлаждении расплава), то кристаллизацию называют неравновесной. [c.442]

Для практики наибольший интерес представляет распределение примесей в последней стадии кристаллизации, так как именно это определяет температуру неравновесного солидуса и такие важные технологические характеристики, как температурный интервал хрупкости и пластичность металла шва в процессе кристаллизации. Приведенные на рис. 12.27 зависимости, характеризующие распределение примесей по длине I кристаллита в зависимости от ка, показывают, что с уменьшением ко степень неоднородности увеличивается. [c.460]

Процесс сварки сопровождается интенсивным термодеформационным воздействием на металл. Высокие температуры нагрева, неравновесные условия кристаллизации шва, высоко- и низкотемпературная пластическая деформация, значительная химическая неоднородность металла шва оказывают большое влияние на образование и перераспределение дефектов кристаллического строения в шве и зоне термического влияния. [c.473]

Итак, кристаллизация из расплава сталей относится к фазовым переходам первого рода в открытой неравновесной системе, который осуществляется посредством последовательно-параллельных фазовых переходов второго рода. Управляющим механизмом структурообразования по иерархической схеме является принцип минимума производства энтропии в процессе диссипации энергии. [c.92]

По мере повышения скорости охлаждения в условиях кристаллизации под давлением происходит пересыщение твердого раствора легирующим элементом за счет уменьшения количества неравновесной составляющей. Среднестатистическая концентрация меди в центре дендритных ячеек в этом случае находится между равновесными концентрациями точек ликвидуса и солидуса при температуре начала кристаллизации. [c.30]

Лосле термической обработки, проведенной по одному режиму, влияние неравновесных условий кристаллизации проявляется в еще большей степени в структуре медленно охлажденных слитков наряду с грубыми выделениями кремния имеются включения избыточной фазы сложного состава, которая не полностью перешла в твердый раствор в процессе нагрева под закалку. В слитках, закристаллизованных с большой скоростью под поршневым давлением, обнаружены мелкие округленные равномерно распределенные выделения кремния, а включений второй фазы не наблюдается она полностью исчезла из-за диффузии составляющих ее атомов [c.122]

В литейных магниевых сплавах эвтектическая составляющая может присутствовать как результат неравновесного процесса кристаллизации. Длительная выдержка при температурах в области однородного (гомогенного) твердого раствора переводит в состояние твердого раствора и вторичные и эвтектические выделения второй фазы. [c.712]

В процессе быстрой кристаллизации сварочной ванны в результате резкого охлаждения возникает внутри-зеренная и особенно межзеренная ликвация. В конечный момент кристаллизации, когда жидкого металла остается мало, в нем сосредоточивается много относительно легкоплавких примесей. Ввиду того что процесс кристаллизации протекает в неравновесных условиях, содержание примесей может быть значительно большим, чем ожидается из анализа диаграмм состояния. Кристаллизация последних прослоек жидкого металла с большим содержанием легкоплавких компонентов может растянуться на относительно большой интервал температур. [c.183]

Температурная стабильность неравновесных фаз зависит от их состова и условий электролиза. Кристаллизация неравновесных фаз протекает через ряд пр ч1ращений, реализующихся в изменении композиционного и топологического ближнего порядка и в уменьшении избыточного свободного объема. [c.54]

Неравновесная К. на твёрдой поверхности с теми-рой Гу <7. рр (Г р —темп-ра тройной точки) может идти по схеме нар жидкость кристалл. Для ряда веществ акснериментально показано, что ниж. граница перехода к механизму К. пар кристалл лежит нри Т ц/ 1з (с 1- Кристаллизация]. Неравновесная К. на охлаждаемо подло/кке нанр., для воды при Т = 120 К) может приводить к образованию твёрдого аморфного (стеклообразного) слоя вещества. [c.437]

Рис. 109. Схе.ма, показывающая измеиенке среднего состава кристаллов при неравновесной кристаллизации

Неравновесная кристаллизация из жидкого раствора обычно происходит без большого переохлаждения и определяющей чертой нарушения условий равновесия является запаздывание диффузии в твердой фазе в жидкой же фазе диффузионные процессы успевают пройти полностью. Для вторичной неравновесной кристаллизации характерны значительные переохлаж- [c.140]

Кристаллизационные трещины образуются, как правило, в сварном шве н реже в зоне полуоплавленных зерен. На рис. 12.45 представлены характерные места расположения горячих кристаллизационных трещин в сварном соединении. Подсолидусные трещины возникают в интервале температур второго минимума пластичности, расположенного ниже температуры солидуса. Сварной шов вследствие неравновесного процесса кристаллизации пересыщен дефектами кристаллической решетки, в том числе и вакансиями, которые при растяжении активно перемещаются к границам, расположенным перпендикулярно действующим усилиям. Такие скопления вакансий сильно ослабляют границы и создают предпосылки для возникновения зародышей разрушения. Необходимые условия для возникновения разрушения — межзе-ренная деформация или проскальзывание, возникающие как следствие воздействия термодеформационного цикла сварки. О наличии такого вида деформации свидетельствуют смещения кристаллизационных слоев на поверхности сварных швов (рис. 12.46). Смещения нередко сопровождаются значительной пластической деформацией в пограничных областях. Если по гра- [c.481]

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]

Так как дендриты образуются при выращивании кристаллов с большими скоростями, то для выращивания бездендритных кристаллов необходимо выбирать такие скорости роста, которые обеспечивают достаточный теплоотвод через расту ший кристалл. Для выращивания совершенных кристаллов на фронте кристаллизации стремятся к равновесному состоянию. Тем не менее, как указывается в [21], даже кристаллы кубической формы, например серебра, меди, золота, которые уже в силу симметрии своей структуры должны развиваться одинаково по трем взаимно перпендикулярным направлениям, могут образовываться в форме дендритов. В [21] факты неодинакового роста объясняются тем, что в протекающих во времени процессах осуществляется сразу две до определенной степени противоположные тенденции стремление к минимуму свободной энергии и стремление к наибольщей быстроте завершения процесса. Кристалл может достичь минимума поверхностной энергии только в условиях равновесия, то есть при бесконечно медленном росте, а наибольшей быстроты образования - при бесконечно развитой поверхности. В реальных условиях всегда наблюдаются ко.мпро.миссные формы, иногда приближающиеся к ограненным равновесным, иногда - к ветвистым неравновесным. [c.51]

Фазовый переход второго рода приводит к возникновению в неравновесной кристаллиз>тощейся системе след тощего масштабного уровня иерархической самоорганизации структуры. Каждый масштабный уровень организации иерархической структуры имеет свои "элементарные кирпичики", которые являются конечными структура.ми предыдущего уровня. Поскольку при кристаллизации происходит процесс уплотнения вещества, назовем Элементарные кирпичики для всех структурных уровней элементами уплотнения. Это означает, что на начальном этапе строительства какого-либо масштабного уровня система строит из элементов уплотнения структуру, более плотную по сравнению со структурой предыдущего уфовня. [c.89]

Процессы посткристаллизации при дальнейшем охлаждении твердой фазы являются следующим этапом эволюции системы. Посткристаллизация по сути является неравновесным диссипативным процессом, который возникает в результате необходимости компенсировать температурный градиент от дальнейшего охлаждения системы. В предыдущем разделе рассматривалось одно из свойств фрактальных кластеров - аккумуляция части энергии, выделяющейся при образовании связей между атомами. Благодаря этому свойств фрактальные кластеры новой фазы, образующиеся в процессе кристаллизации сплавов, содержат значительное количество дополнительной энергии, что создает напряжения во фрактальном кластере и, в итоге, приводит к его нестабильности. Можно сказать, что при этом система еще раз включает механизм диссипации энергии, которая была накоплена, но не рассеяна в процессе фазового перехода первого рода. Диссипация этой энергии и проявляется в качестве эффекта посткристаллизацни [c.95]

Фазовый переход второго рода приводит к возникновению в неравновесной кристаллизующейся системе следующего масштабного уровня иерархической самоорганизации стру[оуры. Каждый масштабный уровень организации иерархической структуры имеет свои "элементарные кирпичики, которые являются конечными структурами предыдущего уровня. Поскольку при кристаллизации происходит процесс уплотнения вещества, назовем эле- [c.132]

Как говорилось ранее, рост частиц дисперсной фазы в нефтяных систсг мах происходит в неравновесных условиях. Изучение поведения систем в неравновесных условиях - предмет современной нелинейной науки (nonlinear s ien e). Особый интерес вызывает явление неравновесных фазовых переходов, приводящих к формированию материалов с уникальными свойствами. Нелинейная наука оформилась в самостоятельное направление недавно, и изучение механизмов протекания неравновесных фазовых переходов находится на начальном этапе развития. Часто неравновесные условия приводят к формированию фрактальных структур, рост которых не может быть адекватно описан при помощи классической теории кристаллизации. [c.171]

Волокнистые, слоистые и дисперсноуирочненные материалы принято относить к термодинамически неравновесным системам. Только эвтектические копозиции в силу специфических условий кристаллизации являются термодинамически равновесными. [c.7]

По литейным свойствам, герметичности и коррозионной стойкости эти сплавы уступают сплавам систем А1 — Si и А1 — Si — Mg, но превосходят их по жаропрочности (уровень рабочих температур до 250—275° С), а также обладают лучшей обрабатываемостью резанием. Достоинство сплавов этой группы (по сравнению со сплавом АЛ4) — более простая технология литья. Не требуется модифицирования и кристаллизации под давлением в автоклавах (за исключением АЛ4М). Сплавы этой группы применяют для всех способов литья (см. табл. 61). Структуры сплавов являются довольно гетерогенными, степень гетерогенности и многофаз-ностп увеличивается по мере усложнения химического состава их. При этом фазовый состав сплавов в неравновесных условиях кристаллизации в значительной мере зависит от скорости кристаллизации и последующего охлаждения отливок. [c.88]

Структура отливок зависит от параметров процесса кристаллизации жидкого металла в литейной форме. Гетерогенное зарождение центров кристаллизации и большая скорость охлаждения жидкого металла в форме обусловливают неравновесный характер кристаллизации отливок и получение метастабильной (квазикристаллической) и мелкокристаллической структуры. Формирование поверхностного слоя отливок в условиях реальной литейной формы происходит под влиянием следующих факторов и закономерностей [c.39]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...