14. Кинетика кристаллизации.
Рассмотрим расчетную кинетику кристаллизации в положении постоянства температуры, параметров кристаллизации в случае гомогенного зарождения
V
,%
5
0%
tинк t
dV/
dt
t
В начале кристаллизации возрастает площадь межфазной границы за счет появления зародышей и за счет роста уже имеющейся. После достижения 50% превращения площадь границы уменьшается за счет столкновения растущих кристаллов, кроме того понижается объем жид., в котором возможно зарождение => процесс кристаллизации начинает затухать.
Начало превращения улавливается не сразу, а по прошествии инкубационного периода.
Чем больше чувствит. метода, тем меньше инкубационное время.
Ур-е Колмогорова: Vt = V0 ( 1 - e - (πc3nt4/3)
15. Сводная диаграмма кристаллизации.
V
,%
T3 T2 T1
T t
T
1
нк кк T1>T2>T3
T
2
T3
t
Ур-е Колмагорова описывает кинетику фаз. превращ. идущего путем образования и роста зародыша (диф. процесс)
Чем выше кристаллизац. способность в-ва - тем инкубационное время и тем меньше ∆T могут быть достигнуты.
Ме обл. высокой кристализ. способностью кристаллизацию Ме не удается ввести в изотем. условиях.
Жид. Ме удается переохладить на десятки градусов, но быстрое развитие процессов крист. сопровожд. интенсивным выделением тепла.
При больших скоростях охлаждения процесс кристаллизации начинается при значительных ∆T и протекает не изотермически и основная часть Ме кристаллизируется при незначит. ∆T
Для Ме экспериментально реализуются только восходящие ветви кривой переохл. при которой c и n начинают уменьшаться в Ме не достигаются.
Для медленно кристаллизующихся веществ кристаллизация при постоянно Т возможна в широком интервале ∆Т, т.к. в ед. времени выделяется мало тепла.
16. Термические кривые охлаждения. Закалка из жидкого состояния. Аморфное состояние.
Термодинамические кривые охлаждения
При кристаллизации выделяется Qкрист. В процессе охлаждения отводится Qохл.
Если Qкрист = Qохл - ТМе постоянна до конца превращения Qкрист > Qохл - разогрев Ме в процессе кристаллизации Qкрист < Qохл - понижается TМе в процессе кристаллизации
Чем больше начальная скорость охлаждения, тем короче и менее выражена температурная остановка и тем более она удалена от Т0.
Закалка из жидкого состояния. Аморфное состояние.
быстрая
Т
Т0
t* t
медленная
Т Т0
t* Vохл t
T* - Т минимальной устойчивости переохлажденной жидкости
t* - вермя минимальной устойчивости T*
V* = (Tж - T*)/t* - критическая скорость аморфотизации.
У медленно кристализ. вещ. V* крайне мала. При обычных скоростях охлаждения кристаллизация не начинается.
тв. сост-е возникает без кристаллизации (стекло)
Для получения аморфного Ме необходимы большие Vохл.
Для понижения V* в Ме добавляют аморфотизирующие добавки (Si, B)
Тонкие струи Ме или капли распыляют на вращающую поверхность.
Теоретически считается, что любой Ме можно получить в ам. состоянии Vохл ~ 109 - 1010 С/с
Аморфные Ме обладают высокой пластичностью, сопротивлением, изотропией свойств.
Аморфное состояние не устойчиво. при повышении Т подвижность атомов возрастает => формирование крист. реш.