Cristalizarea trebuie considerată ca un proces în două etape. În prima etapă se formează așa-numitele clustere în stratul de cristalizare limită, în a doua etapă, aderarea lor la frontul de cristalizare. Sub acest model, influența caracteristicilor specifice ale atomilor de impuritate prezente în topitura de fier trebuie să apară de două ori:
- atunci când se formează suprafețele de grupări care pot avea grade diferite de rugozitate atomică, rezultând un număr diferit de defecte ale tipului de post vacant;
- când unește cluster cu o calitate a suprafeței diferite, iar numărul de defecte la o suprafață solidă, adică diferența dintre structura suprafeței de cluster va afecta semnificativ probabilitatea aderării, precum și frecvența de apariție a defectelor, cum ar fi dislocații.
Ca măsură a efectului deranjant al impurității asupra solidificării, se poate utiliza valoarea absolută a diferenței dintre coeficienții de adăpostire a fierului și impuritățile (Figura 1).
După cum se poate observa, efectul cel mai complicat asupra procesului de cristalizare a fierului (și a aliajelor bazate pe acesta) poate avea următoarele elemente: P. S. O. H, F, Ge, Si. C. Te, Po, Sb.
Esența fizică a coeficientului de cazare este prezentată mai jos.
Procesul elementar de topire sau solidificare are loc atunci când un atom (sau un grup) pe o suprafață satisface simultan trei cerințe:
1. are suficientă energie pentru a intra în starea activată;
2. are o componentă de viteză mare corespunzătoare de-a lungul interfeței normale;
3. are într-o fază diferită o poziție în care să obțină un punct de sprijin.
Acum luăm în considerare aceste trei cerințe.
1. Să presupunem că energia de legare per atom în solid ES egal (S -. Din engleză „solid“), în lichid corp EL (L -. Din „lichid“ în limba engleză), iar energia starea activată, adică, energia minimă .. necesare pentru trecerea de la faza solidă la faza lichidă, vor fi notate cu EA.
Dacă frecvența vibrațiilor atomilor din faza solidă este notată cu vS. și în lichid prin vL. și dacă energia oricărei oscilații ulterioare este considerată independentă de energia precedentă, atunci în fiecare secundă atomul dobândește energia necesară pentru topirea vS · exp [-QS-L / (R · T)] ori; în cazul solidificării, acest număr este vL · exp [-QS-L / (R · T)].
2. Definiți factorii geometrici GL și GS ca părți ale atomilor a căror energie este astfel încât componenta vitezei lor de-a lungul normalei la interfață este suficient de mare încât să părăsească această fază.
3. Dacă atomul are suficientă energie și se mișcă în direcția corectă, atunci poate găsi poziția corespunzătoare pe suprafața celeilalte faze. Aceasta ar trebui să fie o poziție geometric adecvată, iar atomul trebuie să transfere imediat o parte din energia sa către vecini noi printr-o coliziune inelastică. Dacă acest lucru nu se întâmplă, atomul va intra din nou în starea activată și va reveni la faza anterioară. Probabilitatea ca un atom se va trece la cealaltă fază se numește coeficientul akkomodatsiiAL-S (probabilitatea de tranziție dintr-un solid fazyv lichid) ILIAS-L (probabilitatea de tranziție de la o fază solidă cu un lichid).
Apoi, toate cele trei condiții sunt îndeplinite în fiecare secundă
Dacă per unitate de suprafață reprezentat de fazele lichide și solide, respectiv atomii NL și NS, topirea și rata de solidificare (atomii de plumb, care se intersectează în fiecare a doua unitate de suprafață) cuprind
Aceste două procese (topirea și solidificarea) sunt considerate a apărea simultan și independent. Este clar că dacă temperatura reală a topiturii este mai mare decât temperatura de topire / cristalizare, atunci predomină topirea, dar dacă nu atinge un echilibru, solidificarea predomină. În cazul în care temperatura este TL-S. Vitezele acestor două procese sunt egale una cu cealaltă.
Este caracteristic faptul că anumiți parametri ai acestei ecuații depind de natura substanței și că, în plus, NS și AL-S depind, de asemenea, de orientarea cristalografică a interfeței. Aceasta implică faptul că, deși TS-L pentru toate orientările de suprafață ale unei substanțe date este probabil aceeași, valoarea R 'pentru o deviere dată de la echilibru trebuie să fie, fără îndoială, diferită.
Așa cum am menționat deja, la temperatura de echilibru TS-L, aceste două viteze sunt egale, i. E.
Luând în considerare (1)
Astfel, temperatura de topire / criticare a echilibrului trebuie să fie proporțională cu căldura latentă a fuziunii și depinde și de mărimea raportului dintre cei doi coeficienți de cazare. Este posibil ca coeficientul AS-L să fie egal sau aproape de unitate și că este același pentru topiturile tuturor metalelor și, probabil, chiar pentru toate lichidele. Atunci aproximativ
Având în vedere rezultatele experimentale Orroka și Chalmers pentru diferite structuri cristaline, demonstrând convingător dependența căldurii de cristalizare din punct de topire, se poate presupune că valoarea AL-S este o funcție a acestor variabile interdependente și, de asemenea, depinde de structura cristalină a fazei solide și natura cristalografică a suprafeței.
Astfel, coeficientul de cazare este o funcție a căldurii și a punctului de topire. În plus, este dependentă aproape funcțional pe diferența în caracteristicile fizice ale elementelor individuale (cantitatea de încărcare nucleu, raza atomică, interacțiunea dintre electronii în câmpul electric al nucleului), valoare potențială ionizare descrisă sumar.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: