Энергетические условия процесса кристаллизации

Схема процесса кристаллизации.

Предложил Чернов Д.К. в 1861г.

0 мин – жидкое состояние

1 мин – появление мелких кристаллов 1-го поколения

2 мин – рост кристаллов 1-го поколения, появление кристаллов 2-го поколения

3 мин – продолжениероста кристаллов 1-го и 2-го поколения

n мин – формирование зерен

Кристаллизация– самопроизвольный процесс. Как все самопроизвольные процессы, протекающие в природе, он вызван тем, что в новых температурных условиях меньшим запасом свободной энергии обладает металл в другом состоянии.

Свободная энергия:

где внутренняя энергия системы

температура

энтропия

Энергия Гиббса:

Степень переохлаждения: (разность между равновесной и фактической температурой кристаллизации).

равновесная температура кристаллизации. Это температура, при которой свободная энергия жидкой фазы равна свободной энергии твердой фазы: .

При из жидкости будут выделяться кристаллы и тут же растворяться в ней, то есть кристаллы не будут развиваться. Для развития процесса кристаллизации нужно понизить температуру на .

Температура, при которой будет развиваться процесс кристаллизации, называется фактической температурой кристаллизации.

возрастает справа налево. Происходит выигрыш свободной энергии, которая является движущей силой кристаллизации.

За процессом кристаллизации удобно наблюдать, записывая кривые охлаждения (на рисунке представлены кривые охлаждения для чистого металла (не сплава):

равновесная температура кристаллизации

- жидкое состояние.

- горизонтальный участок. Жидкая фаза переходит в твердое состояние. Горизонтальный потому что теплоотвод сопровождается выделением скрытой теплоты кристаллизации .

При увеличении степени переохлаждения скорость кристаллизации увеличивается.

Дата добавления: 2014-11-26