механизм зародышеобразования (кристаллов)

неравновесная кристаллизация
Процесс кристаллизации в условиях огранич. диффузии в тв. фазе или одноврем. в тв. и жидкой фазах. Механизм изменения состава при кристаллизации тв. р-ров в сплавах как с неогранич., так и с огранич. растворимостью по Д. А. Петрову сводится к следующему. При равновесной кристаллизации состав тв. р-ра непрерывно измен. Превращ. жидкости в тв. р-р следует рассматривать как два параллельных процесса: собственно образование кристаллов тв. р-ра при темп-ре равновесного ликвидуса и изменение состава кристаллов, образов, при более высокой температуре.
Первый процесс предполагает диффузию только в жидкой фазе (включая разделит.) и протекает сравн. легко. Второй предполагает диффузию и в тв. фазе. Он протекает медленно и при выс. скоростях охлаждения может не идти. Сохранение равновесного коэфф. распред. при полном подавлении диффузии в тв. фазе (т. е. равновесие жидкости с тв. фазой у пов-ти кристаллизации) — квазиравновесие. Огранич. диффузия в тв. фазе хар-на для кристаллизации больших масс металла (практич. всех промышл. слитков и отливок). Повышение скорости кристаллизации может привести к ограничению диффузии в жидкой фазе, а т-ж. к затвердеванию в соответствии с диаграммой метастаб. равновесия. Эти условия хар-ны для сверхбыстрой кристаллизации гранул, чешуек, очень тонких лент.
Направл. теплоотвод от пов-ти слитка определяет форму фронта кристаллизации, скорость продвижения к-рого для слитка плоской формы рассчит. решением задачи Стефана (промерзания грунта), а для слитка круглой формы — Лейбензона (промерзания нефтепровода). Различают следующие типы фронта кристаллизации: плоский, ячеистый, ячеисто-дендритный, дендритный. Для промышл. слитков и отливок наиб, типич. ячеисто-дендритный (рост столбч. зерен) и дендритный (образование и рост равноосных дендритов) фронты. В сечении слитка могут наблюдаться: три зоны (мелкозернистая структура у пов-ти, далее столбчатая с переходом в равноосную в центре слитка); две зоны (столбчатая с переходом в равноосную) и одна зона (столбчатая или равноосная по всему сечению).
Возможно образование недендритного фронта кристаллизации. Недендритная структура по всему сечению слитка м. б. получена усилением зародышеобразования в рез-те рац. выбора модификаторов или физич. методов воздействия на кристаллизацию (ультразвук, электромагн. поле и др.). В этом случае зерно является предельно мелким.
[ http://metaltrade.ru/abc/a.htm]

Тематики

• металлургия в целом

EN

• non-equilibrium solidification