Презентация, доклад по материалловедению Сущность процесса криссталлизации

металлов.

Жидкое

Газообразное

должно находиться в твердом состоянии.
При температуре равной ТS жидкая и твердая фаза обладают одинаковой энергией, металл в обоих состояниях находится в равновесии.
Температура ТS – равновесная или теоретическая температура кристаллизации.

ниже равновесной температуры кристаллизации называется переохлаждением, которое характеризуется степенью переохлаждения ( )

участков кристаллической решетки в жидкой фазе и рост кристаллов из образовавшихся центров.

Процесс перехода металла из жидкого состояния в кристаллическое можно изобразить кривыми в координатах время – температура.

температура кристаллизации;
– фактическая температура кристаллизации

металл в жидком состоянии, процесс сопровождается плавным понижением температуры.
На участке 1 – 2 идет процесс кристаллизации, сопровождающийся выделением тепла, которое называется скрытой теплотой кристаллизации. Оно компенсирует рассеивание теплоты в пространство, и поэтому температура остается постоянной.
После окончания кристаллизации в точке 2 температура снова начинает снижаться, металл охлаждается в твердом состоянии.

начинают образовываться кристаллики – центры кристаллизации или зародыши.

Для начала их роста необходимо уменьшение свободной энергии металла, в противном случае зародыш растворяется.

Минимальный размер способного к росту зародыша называется критическим размером, а зародыш – устойчивым.

из жидкого состояния в кристаллическое требует затраты энергии на образование поверхности раздела жидкость – кристалл.
Процесс кристаллизации будет осуществляться, когда выигрыш от перехода в твердое состояние больше потери энергии на образование поверхности раздела.
Зародыши с размерами равными и большими критического растут с уменьшением энергии и поэтому способны к существованию.

друга в случайных местах.
Сначала кристаллы имеют правильную форму, но по мере столкновения и срастания с другими кристаллами форма нарушается.
Рост продолжается в направлениях, где есть свободный доступ питающей среды.
После окончания кристаллизации имеем поликристаллическое тело.

вначале ускоряется, пока столкновение кристаллов не начинает препятствовать их росту.
Объем жидкой фазы, в которой образуются кристаллы уменьшается.
После кристаллизации 50 % объема металла, скорость кристаллизации будет замедляться.

Кинетическая кривая процесса кристаллизации

этих центров.
Число центров кристаллизации (ч.ц.) и скорость роста кристаллов (с.р.) зависят от степени переохлаждения

Зависимость числа центров кристаллизации (а)
и скорости роста кристаллов (б) от степени переохлаждения

скорости роста кристаллов при температуре кристаллизации.
При равновесной температуре кристаллизации ТS число образовавшихся центров кристаллизации и скорость их роста равняются нулю, поэтому процесса кристаллизации не происходит.
Если металл очень сильно переохладить, то число центров и скорость роста кристаллов равны нулю, жидкость не кристаллизуется, образуется аморфное тело.