Factorii care afectează cinetica cristalizării și dimensiunea boabelor afectează, de asemenea, forma lor. În condiții apropiate de echilibru se formează cristale tăiate corect. Ele cresc lent, suprafața lor este netedă, deși conține pași necesari pentru a construi fețele (Figura 2.8).
Odată cu creșterea gradului de suprafață interfaciale devine răcirea bruscă neuniformă pe suprafața metalică apare o multitudine de celule, din partea de mijloc, care se extinde oarecum în topitură (figura 2.8, b).
Figura 2.8. Forme de creștere a cristalului în topitură în timpul cristalizării: a - cristal plat (fațetat); b - fagure de coloane; c - dendritice: cifrele axelor - respectiv, axele ordinelor 1, 2 și 3
Apariția unei structuri celulare este asociată cu prezența impurităților în topitură și redistribuire. Când o îndepărtare a căldurii constantă din suprafața de turnare cristalizează în primul rând, cel mai pur conținut de impurități ale porțiunilor de metal topit, în legătură cu ceea ce se observă extensia față de solidificare a topiturii. Volumele de metal lichid, cele mai contaminate cu impurități, sunt împinse în cavitățile emergente de pe frontul de cristalizare, întăresc ultimul și formează limitele celulare. Cultivate în aceste condiții capătă un cristal columnar care se extinde în direcția formei radiatorului seamănă cu un buchet de creion, suprafețele laterale care corespund impurităților îmbogățite limitele granulei.
La mai mare creștere a gradului de subrăcire, care se realizează prin creșterea îndepărtarea căldurii din proiecții lichide cristalizate la interfața devine atât de mare încât lichidul dintre proeminențele este semnificativ în spatele viteza de solidificare a părților proeminente ale cristalului. Apare așa-numitul tip de cristalizare dendritic.
Proeminențele lungi formate devin axe de ordinul întâi. Când apar noi neregularități (proeminențe) pe suprafața acestor axe, apar noi direcții de creștere posibilă a cristalului, adică axa ordinii a doua, a treia, etc. Cristalul în procesul de creștere seamănă cu un copac într-un mediu metalic lichid. În cazul în care furnizează prune de metal nu a cristalizat la un moment dat în timp, este posibil să se obțină o dendritică în formă pură - pentru studiul grafic al creșterii dendritic cristalelor (dendritică Chernoff). Plasarea metalului pe axele formate ale primului, al doilea, etc. ordine în timpul cristalizării ulterioare conduce la umplerea întregului spațiu interdendritic și formarea unui cristal solid. Cu toate acestea, straturile metalice care formează un cristal solid, care apar în momente diferite de cristalizare, diferă în conținutul impurităților. Axele sunt formate din cel mai pur metal, zonele cristalizate în spațiul interdendritic în ultimul loc. Acestea din urmă sunt foarte contaminate cu impurități.
Creșterea dendritică a cristalelor este explicată după cum urmează. Cristalul cel mai stabil, cum ar fi un metal cu un grilaj fcc, cristalul este format de planele mai dense (111) .Such cristal are forma unui octaedru (Figura 2.9).
Marginile octaedrului au o energie minimă liberă. Vasele de octaedru, ca regulă, au un număr semnificativ de defecte în structura cristalină, sporind energia liberă. În acest sens, deja în stadiile incipiente de creștere, cristalul octaedric aruncă șase procese în trei direcții reciproc perpendiculare. Aceste procese se transformă în axe de ordinul întâi, ramurile din care formează axele celui de-al doilea, al treilea, etc. comenzi.
Figura 2.9. Etapele inițiale ale creșterii dendritice a cristalelor: a - creșterea unui cristal perfect fațetat sub forma unui octaedru; b - formarea proceselor (axe dendritice de ordinul I)
Creșterea accelerată a secțiunilor proeminente ale dendritei se datorează mai multor motive:
1. Caracteristicile ambalării atomilor și aranjarea preferențială a randamentelor defectelor structurii cristaline pe suprafața acestor secțiuni.
2. Secțiunile proeminente ale cristalului sunt în contact cu un volum mare de lichid pe unitatea suprafeței lor. Datorită acestui fapt, căldura de cristalizare, care este eliberată pe frontul de solidificare, este rapid împrăștiată. Se pare că punctul atinge metalul mai răcit decât în apropierea suprafețelor laterale, astfel încât cristalizarea este mai avantajoasă în acest punct.
3. Efectul impurităților. Acumulând în metalul lichid lângă secțiunile concave ale cristalului, impuritatea le întârzie creșterea. Creșterea proeminențelor ascuțite în contact cu topitura compoziției originale nu este întârziată.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: