Материаловедение

Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо скачать книгу Материаловедение

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... 36 37 38 39 40 41 42... 382 383 384

	 Формирование структуры литых материалов 39 верхностное натяжение на границе кристалл-жидкость, Дж/см2 (Н/м); ДС„-удельная разность термодинамиче­ских потенциалов при переходе жидко­сти в кристаллическое состояние (Дж/см3), АС, = еЛТ/Тк- (2-2) Если принять, что зародыш имеет форму куба с ребром А, то общее изме­нение термодинамического потенциала АСа6ш = А3АС„ + 6А2а. (2.3) Из уравнения (2.3) следует, что графи­ческая зависимость изменения термо­динамического потенциала от размера зародыша имеет максимум (рис. 2.3) при некотором значении А, названном кри­тическим. Зародыши с размером боль­ше критического вызывают уменьшение АСобщ и поэтому являются устойчивы­ми, способными к росту. Зародыши, имеющие размер меньше критического, нестабильны и растворяются в жидко­сти, поскольку вызывают увеличение ДСобщ. Для определения критического значения А нужно продифференциро­вать ДС по А и приравнять производ­ную к нулю. йАСоЪт1<1А = О, тогда ЛР = 4а/ДСк. (2.4) С увеличением степени переохлажде­ния поверхностное натяжение изменяет­ся незначительно, а ДСГ быстро повы­шается. Следовательно, с увеличением степени переохлаждения критический размер зародыша убывает, появляется больше зародышей, способных к росту. В этом легко убедиться, если подсчи­тать критический размер зародыша, на­пример, железа, при разных степенях переохлаждения (ДТ] = 10 К и АТ2 — = 100 К). Зная удельную скрытую те­плоту плавления железа 2 = 1,5-103 Дж/см3 и температуру его плавления (кристаллизации)-1812 К, по формуле (2.2) подсчитывают ДС„ при АТ1 = 10 К; Ав„ = 1,5 • 103 • 10/1812 = 8,27« Дж/см3. Подставляя полученное значение Ай, и значение а (для железа оно равно 204-10"7 Дж/см2) в формулу (2.4), полу­чают Акр = 4 • 204 • 10" 7/8,2765 = 98,6 х х 10~7 см = 98,6 нм. Аналогичные расчеты, проведенные для ДТ2 = 100 °С, показывают, что в этом случае Акр = 9,86 нм. Имея в виду, что период решетки вы­сокотемпературной модификации желе­за приблизительно равен 0,3 нм, можно подсчитать число элементарных ячеек в зародыше критического размера. При степени переохлаждения 10 К зародыш железа критического размера будет со­держать 3,55 • 107 элементарных ячеек, а при степени переохлаждения 100 К — 3,55 • 104. Скорость процесса и окончательный размер кристаллов при затвердевании определяются соотношением скоростей роста кристаллов и образования цен­тров кристаллизации. Скорость образо­вания зародышей измеряется числом зародышей, образующихся в единицу времени в единице объема (1 мм-3 с"1); скорость роста-увеличе­нием линейного размера растущего кри­сталла в единицу времени (мм/с). Оба процесса связаны с перемещениями ато­мов и зависят от температуры. Графи­ческая зависимость скорости образова­ния зародышей и скорости их роста от степени переохлаждения представлена на рис. 2.4. Рис. 2.4. Изменение скорости образования зародышей с. з. и скорости роста кристал­лов с. р. в зависимости от степени пере- rss Карта

Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо скачать книгу