Механізми росту кристалів.

Ріст зародків відбувається в результаті переходу до них атомів з рідини. Розглянемо існуючі механізми росту кристалів .

2.3.1. Зародковий механізм росту ( рис.2.3.).

Атом А, що належить рідини, потрапляючи на щільноупаковану грань кристала не обов'язково залишається на ній через слабкий взаємозв'язок, тому існує імовірність повернення його в розплав від сил взаємодії із сусідніми атомами. Подібної може бути і доля угруповання АА. Міцніше буде утримуватися атом у положенні Б, ще

краще – у положенні В. На плоскій поверхні атоми можуть закріплюватися в тому випадку, якщо утворять скупчення визначеної величини, що називають двомірними зародками. Приєднуючи до їхніх крайок, у позиціях типу Б и В , атоми міцніше утримуються на поверхні кристала, рідше повертаються в рідину і шар росте швидше. На поверхні нового шару знову утвориться двомірний зародок і т.д. У такий спосіб переміщення фронту кристалізації відбувається з паузами, необхідними для утворення двомірного зародка.

2.3.2. Дислокаційний механізм росту кристалів (рис. 2.4.)

Рисунок 2.4 Схема механізму дислокаційного росту кристалів:

1) розвиток спіралі росту навкруги гвинтової дислокації або тріщини;

2) послідовні стадії утворення сходів навкруги точки виходу на поверхню кристала гвинтової дислокації;

Необхідність в утворенні двомірного зародка відпадає , якщо на поверхні кристала маються дислокації, що є постійним джерелом сходинок, зручних для закріплення атомів. У цих випадках ріст кристалів стає можливим і при малих ступенях переохолодження. Приєднання атомів до сходинки гвинтової дислокації веде до її спірального росту. Ділянки поблизу дислокацій будуть мати велику кутову швидкість росту кристала, чим далі віддалені. У випадку виходу на поверхню кристала крайових дислокацій на ній утворяться одиничні чи сходинки їхні скупчення. Швидкість росту їх також різна. У випадку дислокаційного механізму росту кристалів переміщення фронту кристалізації відбувається безупинно.

Нормальний механізм росту кристалів( Рис. 2.5).

Такий механізм росту реалізується при великих ступенях переохолодження. Виграш вільної енергії нової фази в цих умовах затвердіння настільки великий, що кристал покривається шорсткуватими і східчастими гранями, на яких мається багато зручних місць для закріплення атомів.

Рисунок 2.5Схема механізму нормального росту кристалів

2.4. Форма кристалів.

Форма, що утворяться в розплаві кристалів залежить від умов їхнього росту і природи металу.

В умовах близьких до рівноваги утворяться з правильною огранкою кристали поліедричної форми. На гладких поверхнях граней таких кристалів маються сходинки, необхідні для забудови. Кристал росте по гранях з найбільшим упакуванням атомів ( Рис.2.6, а).

Зі збільшенням переохолодження рідини міжфазна поверхня стає нерівної, зморшкуватої. На поверхні кристала виявляється безліч осередків, середня частина яких злегка висувається при рості в розплав. Кристал здобуває стовпчасту витягнуту в напрямку відводу тепла форму ( рис. 2.6, б)

Зі збільшенням швидкості росту кристалів розміри осередків зменшуються. При інтенсивному відводі тепла через затверділий метал замість осередків з'являються отвори, що свідчать про початок дендритної кристалізації, а такі кристаліти називаються дендритами ( рис.2.6, в). Оскільки вони є нерівновагою формою кристалів з погляду термодинаміки, утворення дендритів ( рис. 2.7.) виправдано тільки кінетикою. При великих ступенях переохолодження, коли дифузійна рухливість атомів подавлена, галузі дендрита легко одержують «будівельний матеріал» з навколишньої рідини, а рідина, що омиває їх швидко відводять теплоту, що виділяється в результаті кристалізації. Утворенню дендритів сприяє наявність на його галузях виступів і дефектів (дислокацій ), а також, присутність у розплаві домішок, скупчення яких відбувається в увігнутих ділянках.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Параметри кристалізації.	\|	Будова злитку.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.021 сек.