-
Кристаллизация – процесс перехода вещества из жидкого состояния в твердое с образованием кристаллической решетки.
Процесс кристаллизации происходит самопроизвольно, если при этом свободная энергия понижается. Этот переход начинается, когда в изменившихся условиях (понижение температуры) свободная энергия твёрдого состояния становится меньше свободной энергии жидкого состояния. В этом случае твёрдое состояние является более устойчивым. Процесс кристаллизации можно разделить на 2 процесса: зарождение зародышей (центров кристаллизации) и рост зародышей и образование кристаллов (зёрен).
Степень переохлаждения ΔТ – разность между равновесной (теоретической) Тр и действительной Тд температурами кристаллизации.
-
От размера зерна зависит прочность сплава: чем меньше зерно, тем выше прочность, пластичность и ударная вязкость.
Уравнение Холла-Петча:
,
σ0 – предел текучести монокристалла; К – константа для данного материала; D – средний размер зерен.
-
Модифицирование – технический процесс введения в жидкий металл специальных добавок (модификаторов) для увеличения числа центров и подавления дендритного роста.
Виды модификаторов:
-
Тугоплавкие – (ванадий, титан, церий) увеличивают число центров кристаллизации. Меняют химический состав, влияют на свойства вещества. Вещества образуют тугоплавкие соединения (плавящиеся при высокой температуре), имеющие температуру плавления выше, чем температура плавления жидкого металла. Добавляются в виде мельчайших частиц, которые являются готовыми центрами кристаллизации.
Условия:
· размеры атомов модификатора должны незначительно отличаться от атомов жидкого металла;
· их кристаллические решетки должны быть одинаковы.
-
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) – вещества, изменяющие форму кристалла. Они снижают энергию, затрачиваемую на образование границы раздела «жидкость – твёрдая фаза». В результате уменьшается размер зародышей и возрастает число центров и скорость роста. Не сильно влияют на свойства вещества. ПАВ не растворяются в веществе, а образуют с ней смесь.