Материаловедение. Барышев Г.А. - 12 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Перепишем (4) с учетом r и m:
σπ+∆π−=∆Φ mrfmr
V
23
4
3
4
. (5)
Первое слагаемое – объемная энергия, второе – поверхностная.
Пример. Пусть r = 1. Тогда при r < 1 ∆Φ растет; при r > 1 ∆Φ уменьшается вследствие роста абсолютного значения
первого слагаемого.
Анализ функции ∆Φ(r) показывает, что она имеет максимум
(рис. 4).
Рис. 4. Определение критического зародыша
Зародыш будет расти, если его радиус (размер) r ≥ r
к
, так как его увеличение приводит к уменьшению ∆Φ.
Рассчитаем r
к
. Для этого возьмем производную
r∂
∆Φ∂
, приравняем ее к нулю (условие экстремума):
V
f
r
∆
σ
=
2
к
; (6)
tf
V
∆
∆
~ ,
следовательно, с увеличением степени переохлаждения (∆t) размер критического зародыша (r
к
) уменьшается.
Этот вывод находит подтверждение на теоретических кривых параметров кристаллизации (рис. 5).
Рис. 5. Влияние величины переохлаждения (n) на
скорость кристаллизации (С.К) и на число центров (Ч.Ц)
При малом переохлаждении ∆t
1
число центров кристаллизации мало, а скорость роста кристаллов велика, поэтому ме-
талл получается крупнокристаллическим. При большом переохлаждении ∆
t
2
число центров кристаллизации велико, а ско-
рость роста мала. Поэтому получаем мелкозернистый металл.
4. ФОРМА КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ОБРАЗОВАНИЙ
Реально протекающий процесс отличается от идеального: скоростью направления и теплоотвода, наличием нераство-
римых частиц, конвективными токами жидкой фазы и др.
На боковой поверхности растущего кристалла зарождается бугорок, в результате чего кристалл принимает древовид-
ную форму – дендрит (рис. 6).
Порядок осей зависит от скорости роста кристалла. У первого порядка она самая высокая, у третьего – самая низкая.
Ось первого порядка называется стволом.
Дендритное строение типично для строения литого металла. Черновым Д.К. и его учениками в 100 т слитке был обна-
ружен дендрит высотой 39 см, который на сегодня самый большой кристалл. Его часто выставляют в политехническом му-
зее. Называется он кристаллом Чернова (рис. 7).

Страницы