Механические испытания материалов Испытания на твердость Измерение ударной вязкости Кристаллическое строение металлов Кристаллизация Основы теории сплавов Металлы Полупроводники Электропроводность твёрдых диэлектриков

Материаловедение Металлы, проводники, кристализация

 

Кристаллизация

 

-         переход из жидкого состояния в твердое с образованием упорядоченной кристаллической решетки.

В дальнейшем будем рассматривать только из расплавов.

 

 Самопроизвольная кристаллизация – кристаллизация, происходящая при понижении температуры за счет естественных механизмов.

 Несамопроизвольная кристаллизация – кристаллизация, происходящая в особых условиях (с добавлением специальных веществ, которые называются модификаторы).

 При анализе кристаллизации используется термодинамический подход, т.е. вещество рассматривается как система, без рассмотрения поведения отдельных атомов.

 

Самопроизвольная кристаллизация. Энергетические условия.

 

1.     Т (термодинамическая) - температура [K]

2.     U [Дж/кг] – полная внутренняя энергия системы (удельная)

3.     S [Дж/кг] – энтропия – мера упорядоченности системы

ds = dq/dt, q – количество теплоты

4.     Fсв.= U-TS – свободная энергия системы – часть полной внутренней энергии системы, которой система может обмениваться с окружающей средой без изменения своего агрегатного состояния.

 

 

Принцип минимума свободной энергии.

 


 При заданной температуре вещество будет стремиться перейти в то агрегатное состояние, свободная энергия которого минимальна.

 

 

Т0теоретическая температура кристаллизации – температура, при которой уровень свободной энергии жидкой и твердой фазы одинаков.

Тд – действительная температура кристаллизации

 

ΔТ = Т0 – Тд  - степень переохлаждения.

Механизм самопроизвольной кристаллизации

Критический размер зародышей

Несамопроизвольная кристаллизация

Материаловедение