Гомогенне утворення зародків при кристалізації.
Існує 2 механізми утворення центрів кристалізації: гомогенне і гетерогенне зародкоутворення.
Гомогенне утворення зародків відбувається у зонах:
Однорідного за агрегатним станом розплаву;
З флуктуацією енергії, де її рівень перевищує середнє значеня;
З таким близьким упорядкуванням у розташуванні атомів, що відповідає далекому впорядкуванню кристалічного стану;
Розміром, більшим за певний критичний розмір. Зародки менших розмірів термодинамічно нестійкі, бо їх ріст зумовлює підвищення вільної енергії, і тому вони розсмоктуються в розплаві.
Гетерогенне утворення зародків при кристалізації.
Гетерогенне зародкоутворення відбувається в неоднорідному розплаві на готових підкладках, якими є тверді нерозчинені в розплаві частинки, стінки виливниць, ливарних форм, за умови, що поверхнева енергія границі між підкладкою і новоутвореною твердою фазою менша за поверхневу енергію границі між зародком і рідкою фазою.
Точкові дефекти кристалічної гратки.
Точковими дефектами називаються такі порушення періодичності кристалічної ґратки, розміри яких у всіх трьох напрямках порівнянні з розмірами параметра кристалічної гратки (рис. 1.3). До точкових дефектів відносять вакансії (вузли в кристалічних ґратках, вільні від іонів), міжвузельні атоми (атоми, що знаходяться поза вузлами кристалічної ґратки), а також домішкові атоми, що можуть або заміщати атоми основного металу (домішки заміщення), або впроваджуватись в найбільш вільні місця ґратки аналогічно міжвузельним атомам (домішки впровадження).
Рис.
1.3. Точкові дефекти кристалічної будови
Лінійні дефекти кристалічної гратки.
Одномірні (лінійні) дефекти являють собою дефекти кристала, розмір яких по одному напрямку багато більше параметра решітки, а по двох інших - порівняємо з ним. До лінійних дефектів відносять дислокації і дісклінаціі. Загальне визначення: дислокація - межа області незавершеного зсуву в кристалі. Дислокації характеризуються вектором зсуву (Вектором Бюргерса) і кутом φ між ним і лінією дислокації. При φ = 0 дислокація називається гвинтовий; при φ = 90 - крайової; при інших кутах - змішаної і тоді може бути розкладена на гвинтові і крайову компоненти. Дислокації виникають в процесі росту кристалу; при його пластичної деформації і в багатьох інших випадках. Їх розподіл і поведінка при зовнішніх впливах визначають найважливіші механічні властивості, зокрема такі як міцність, пластичність та ін Дісклінація - межа області незавершеного повороту в кристалі. Характеризується вектором повороту.
Зобразити діаграму двокомпонентного сплаву з необмеженою розчинністю у твердому стані з вказанням структурних складових у всіх її областях.
Причини і умови формування сплавів з необмеженою і обмеженою розчинністю у твердому стані.
Утворення того чи іншого розчину пов'язане з типом кристалічної ґратки і співвідношенням атомних радіусів компонентів. Тверді розчини впровадження утворюють такі елементи як водень, азот, вуглець, частково бор, решта - розчини заміщення. Необмежену розчинність, тобто здатність утворювати тверді розчини в будь-яких пропорціях, можуть мати лише елементи, які мають однаковий тип кристалічних ґраток і їхні параметри відрізняються між собою не більше як на 14-15%, причому ця припустима різниця в параметрах різна для різних металів. Врівноваженими вважаються умови, при яких процеси відбуваються зворотно, тобто в даному випадку, коли кристалізація металів і сплавів при охолодженні відбувається при температурі плавлення. Врівноважений стан відповідає мінімальному значенню енергії Гіббса. Цей стан може бути досягнений тільки при дуже малих швидкостях охолодження або тривалому (повільному) нагріванні.