',°Ci

Рис. 49. Изменение концентрации и равновесной температуры кристаллизации сплавов, у которых кв> 1

Кстати, пока мы рассматривали возникновение концентрацион­ ного переохлаждения у сплавов с нисходящими линиями ликвидуса и солидуса. Подобное явление наблюдается и у сплавов с фазовой диаграммой, приведенной на рис. 49, а. В случае кристаллизации сплавов, температура плавления которых растет при увеличении концентрации второго компонента, в жидкости, примыкающей к по­ верхности раздела, содержание растворенного вещества составит Со/к, т. е. будет меньше равновесного. При удалении от фронта кри­ сталлизации его концентрация будет возрастать до равновесной. Одновременно с этим будет повышаться и температура ликвидуса (см. рис. 49, б), что и приведет к концентрационному переохлаж­ дению.

4.2.1.2. Особенности механизма кристаллизации сплавов, образующих твердые растворы

Если бы концентрационного переохлаждения не было, то кри­ сталлизация в сплаве продолжалась бы за счет продвижения плоско­ го фронта кристаллизации в расплав. Плоский фронт, как было рассмотрено ранее, образуется при положительном градиенте темпе­ ратур (см. рис. 33). Возникновение концентрационного переохлаж­ дения приводит к разрушению плоского фронта и к появлению ячеи­ стого фронта кристаллизации. В этом случае поверхность твер­ дой фазы представляет собой чередование выступов и впадин между ними.

Образование выступов на фронте кристаллизации при наличии концентрационного переохлаждения легко объяснить при помощи схемы, приведенной на рис. 50.

Рис. 50. Схема образования выступа на границе раздела жидкой и твердой фаз

Если принять, что поверхность раздела фаз в начале кристалли­ зации микроскопически гладкая и плоская, то из-за неполного проте­ кания диффузии на этой поверхности всегда будут микроскопически неоднородные участки, различающиеся по концентрации растворен­ ного вещества. Это приведет к соответствующему изменению (кон­ центрационному подавлению) термического переохлаждения. Пусть на локальном участке В в жидком расплаве растворенного вещества окажется больше, чем на соседнем участке А (см. рис. 50, а). В этом случае концентрационное подавление термического переохлаждения

врасплаве перед участком В будет больше, чем перед участком А.

Врезультате этого на локальном участке А окажется большее пере­

охлаждение АТа (см. рис. 50, б), и этот участок получит преимущест­ во в скорости роста. Таким образом, на гладком фронте кристаллиза­ ции сформируется выступ (см. рис. 50, в).

Рост выступа сопровождается оттеснением растворенного веще­ ства в жидкую фазу в боковом направлении (рис. 51). Накопление второго компонента у основания выступа будет тормозить кристал­ лизацию данного участка. Через некоторое время около основания первого выступа образуются новые выступы, которые также получат