Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство: Практикум: Навч.посібник
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо
Если Вы являетесь автором данной книги и её распространение ущемляет Ваши авторские права или если Вы хотите внести изменения в данный документ или опубликовать новую книгу свяжитесь с нами по по .
Страницы: 1 2 3... 50 51 52 53 54 55 56... 212 213 214
|
|
|
|
2.8. ВПЛИВ УМОВ КРИСТАЛІЗАЦІЇ НА ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРИ КРИСТАЛІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ 2.5.7. Мета роботи Вивчити вплив умов кристалізації на формування структури кристалічних матеріалів. 2,8.2. Теоретичні основи 2,8,2.7. Термодинамічні умови кристалізації Кристалізація це процес переходу речовини з рідкого (або газоподібного) стану в твердий з утворенням кристалічної структури, якій властиве далеке впорядкування в просторовому розташуванні атомів. Це фазове перетворення, що проходить зі зміною агрегатного стану, має важливе практичне значення, бо формує структуру, а, отже, і властивості виливків у твердому стані. Кристалізація, як і усі самочинні природні процеси, проходить зі зменшенням вільної енергії, що забезпечує перехід речовини до термодинамічно стійкішого стану. Рівноважному, термодинамічно стійкому стану системи відповідає найменше значення її вільної енергії. Якщо фазові перетворення відбуваються за сталих температури та об'єму, тоді за критерій рівноваги приймають вільну енергію Гельмгольца F : F = U-TS, (2.8.1) де t/внутрішня (повна) енергія, Табсолютна температура, S ентропія. Добуток Т:^ентропійний чинник або зв'язана енергія може змінюватися лише зі зміною температури. Якщо ж перетворення реалізуються за сталих температури й тиску, то функцію універсального критерію рівноваги переймає термодинамічний потенціал G-вільна енергія Ґіббса: G = U-TS + PV, (2.8.2) де Р \ V відповідно тиск і об'єм системи. з підвищенням температури величина вільної енергії речовини в рідкому чи твердому кристалічному стані зменшується з різною інтенсивністю {рис. 2.8.1). За температури вищої, ніж Tq, стійкішим є рідкий стан речовини, оскільки він має меншу вільну енергію порівняно з твердим станом; за нижчої від Tq температури відповідно стійкіший твердий стан цієї речовини. Температуру Tq, за якої вільні енергії речовини в рідкому й кристалічному стані рівні (7^р=7^кр" Р^^2.8.1), називають рівноважною температурою кристалізації (плавлення). Процес кристалізації металевого розплаву може проходити лише за деякого переохолодженя його нижче за Tq, оскільки лише тоді кристалізація термодинамічно виправдана зменшенням вільної енергії на 102 величину AF. Модуль зміни питомої (щодо об'єму) вільної енергії Afy характеризує величину термодинамічної рушійної сили самочинного процесу. Температура Г^р, за якої в реальних умовах відбувається кристалізація, називається фактичною температурою кристалізації. Найчастіше цю температуру визначають за кривими охолодження, побудованими із застосуванням термічного аналізу (рис. 2.8.2). Сповільнення охолодження в момент кристалізації внаслідок вивільнення прихованої теплоти кристалізації дає можливість визначати фактичну температуру кристалізації за подвійним перегином (сходинкою) на кривій охолодження. Усі чисті метали, а також евтектичні сплави кристалізуються за сталої температури, натомість усі сплави, за винятком евтектичних, кристалізуються в інтервалі температур. Кристалізація І Плавлення се л Си С \ 1 Температура Рис. 2.8.1. Зміна вільної енергії кристалічної речовини в рідкому (Fp) і твердому (F^^) стані залежно від температури Час Рис. 2.8.2. Криві охолодження кристалічної речовини з різними швидкостями V (УіУ2) Різницю між рівноважною та фактичною температурами кристалізації називають ступенем переохолодження ЛТ(ЛТ = Tq-Т^^). Зі збільшенням швидкості неперервного охолодження кристалізація проходить при нижчих температурах, отже, зростає і ступінь переохолодження (рис. 2.8.2). Важливим Наслідком цього є збільшення термодинамічної рушійної сили кристалізації \/^у . Ступінь переохолодження залежить також від природи й чистоти металу (що більше у металі домішок, то менше він схильний до переохолодження). У реальних умовах ливарного виробництва ступінь переохолодження змінюється в межах від 10 до 50 °С, проте при більших швидкостях охолодження він може зростати до сотень градусів. Під час кристалізації відбувається зменшення об'ємної вільної енергії (-AFy) за рахунок переходу певного об'єму F речовини з рідкого стану в кристалічний (рис. 2.8.1) та збільшення поверхневої вільної енергії (+AF^) унаслідок утворення поверхонь розділу (міжфазних поверхонь) площею S. Отже, загальна зміна вільної енергії AF внаслідок кристалізації становить 103
Карта
|
|
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1 2 3... 50 51 52 53 54 55 56... 212 213 214
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо скачать книгу |
