На головну

Кінетика кристалізації.

  1. Кінетика абсорбції.
  2. Кінетика гетерогенних реакцій
  3. Кінетика і механізм реакцій обміну лігандів
  4. КІНЕТИКА і РІВНОВАГА
  5. Кінетика рівноважних процесів

Процес кристалізації розглядається з двох точок зору:

1. Формування в часі окремих кристалів.

2. Формування в часі кристалічної фази в цілій виливки.

Рідина при температурі, близькій до точки плавлення за своєю будовою характеризується відсутністю далекого порядкаі наявністю ближнього. З іншого боку, рідина може мати в собі масу всіляких сторонніх часток і навіть кристаликів твердого речовини однакового складу з рідиною. В результаті цього кристалізація може початися:

1. У разі самовільного виникненні центрів кристалізації.

2. Під час вимушеної кристалізації, коли ті чи інші включення служать центрами утворюються кристалів.

3. При одночасній або проходить в змінному співвідношенні мимовільної і вимушеної кристалізації (комплексної кристалізації).

Розглянемо коротко теорію спонтанного зародження центрів кристалізації, розроблену для чистих металів.

Зміна вільної енергії в зв'язку зі зміною стану системи:

V - об'єм кристалічного зародка.

d - щільність речовини.

M - молярна маса кристалічної речовини.

?1 - Молярна вільна енергія рідкої фази.

?2 - Молярна вільна енергія твердої фази.

? - коефіцієнт поверхневого натягу між рідкої і твердої

фазою.

f - поверхню кристалічного зародка.

Так як ?F = f (r) де: r - розмір кристала, то при деякому значенні rкр , ?F матиме максимальне значення, а для цього потрібно взяти похідну від ?F і прирівняти нулю:

V = f (r), f = f (r)

Якщо центри зародження мають форму куба


V = 8r3 ; fпов= 4r2 * 6 24r2

У реальних сплавах величезне значення мають різноманітні домішки як розчинні і випадають при кристалізації, так і не розчинні, що знаходяться в металі в підвішеному стані.

Досліджуючи вплив розчинних домішок на зародження центрів кристалізації в переохолоджених рідинах ряд дослідників прийшли до наступних висновків:

1. Домішки, розчинні в рідкій фазі і нерозчинні у твердій, можуть як підвищувати, так і знижувати схильність рідини до переохолодження.

2. Виникнення біля кордону зростаючого зародка шару з підвищеною концентрацією домішок перешкоджає обміну молекулами між зародком і переохолодженої рідиною, в результаті, чого межа метастабильности зсувається в бік більших переохолоджень і розмивається.

З - за наявності механічних домішок, службовців центрами кристалізації можна припустити можливість комплексної кристалізації: спонтанної і вимушеною.

Якщо вважати, що число центрів кристалізації визначається числом сторонніх часток в даному обсязі, що стали б такими центрами при відповідним охолодженні, то структура металу не повинна б змінюватися від швидкості охолодження. Розміри зерен були б постійними по всьому перетину злитка. Але як показує практика, швидкість охолодження має надзвичайно великий вплив на структуру і величину зерен, а тому треба зробити наступний висновок. Як вимушена, так і мимовільна кристалізація практично проходять одночасно: частина кристалів розвивається зі сторонніх центрів, а інша частина - з виниклих мимовільно.

Різні співвідношення між двома зазначеними видами кристалізації залежать від фізико - хімічних властивостей розглянутого металу, умов охолодження і активності сторонніх домішок.

 



Жидкотекучесть металу. | Модифікування.
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати