Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
В реальних умовах процеси кристалізації і характер утворюється структури в більшій мірі залежать від наявних готових центрах кристалізації. Такими центрами, як правило, є тугоплавкі частинки неметалічних включень, оксидів, інтерметалевих з'єднань, утворених домішками. До початку кристалізації центри знаходяться в рідкому металі у вигляді твердих включень. При кристалізації атоми металу відкладаються на активованої поверхні домішки, як на готовому зародку. Така кристалізація називається гетерогенною або несамопроізвольное. При несамопроізвольное кристалізації роль зародків можуть грати і стінки форми. Освіта зародків на наявної в розплаві поверхні розділу - стінки судини або частках нерозчинної домішки (підкладці) - може статися, якщо ця поверхня змочується рідким металом. У цьому випадку утворення зародків на ній потребуватиме меншої витрати енергії. У зв'язку з цим крайової кут між підкладкою і знаходяться на ній зародком твердої фази має важливе теоретичне значення, хоча це і не може бути широко використано на практиці. Якщо крайовий кут малий, то поверхнева енергія кордону розділу між твердою фазою і підкладкою також мала. В цьому випадку з атомів рідкого металу легко утворюються зародки твердої фази на поверхні підкладки. Ефективність будь-якої частинки як каталізатора зародження залежить від крайового кута, який в свою чергу визначається такими факторами, як близькість структур кристалічних решіток підкладки і твердої фази і хімічна природа поверхні підкладки. Якщо крайовий кут малий, то зародження відбувається при незначному переохолодженні, якщо ж крайової кут великий, то необхідно більше переохолодження. Більшість застосовуваних в промисловості металів містить достатню кількість різних нерозчинних домішок, і зародження кристалів в розплавах цих металів відбувається при переохолодженнях 1 - 10 ° С. Якщо кількість наявних в рідкому металі нерозчинних домішок недостатньо для ефективного розвитку процесів гетерогенного зародження, в розплав можуть бути введені так звані каталізатори зародження. Каталізатори зародження - це речовини, які навмисно вводяться в рідкий метал для стимулювання процесів утворення зародків. Ці речовини можуть бути сполуками, нерозчинними в розплаві і мають з утворюється твердою фазою малий крайової кут; вони можуть бути також і хімічними елементами, які, реагуючи з рідким розплавом, утворюють сполуки, які сприятимуть розвитку процесів зародження. Як правило, 12 механізм дії каталізаторів в розплавах конкретних металів буває заздалегідь невідомий, і на практиці каталізатори підбираються методом проб і помилок. Може виникнути питання: якими перевагами володіє метал, в якому мало місце гетерогенное зародження кристалів? Для чого вводити каталізатори зародження, якщо утворення зародків все одно матиме місце в результаті дії сторонніх часток, вже наявних в розплаві, коли переохолодження буде достатнім для їх дії? Відповідь на питання полягає в тому, що кількість нових зародків твердої фази визначає кінцеву структуру і, таким чином, властивості затверділого металу. Кожне зерно або кристал росте з одного зародка, і тому число зародків, що виникають в розплаві, визначає розміри утворився при кристалізації зерна.
В результаті вивчення цієї теми реферату були розглянуті такі поняття: 1) кристалізація - процес переходу з рідкого стану в тверде, в результаті якого утворюється кристалічна решітка, виникають кристали; 2) кристалічна решітка - це подумки проведені в просторі прямі лінії, що з'єднують найближчі атоми, які проходять через їх центри, щодо яких вони здійснюють коливальні рухи; 3) гомогенна кристалізація - це кристалізація, в якій зародками кристалів в рідкому розчині є стійкі групи атомів, розташування яких близько до кристалічному; 4) гетерогенна кристалізація - це кристалізація, в якій для отримання дрібного зерна при затвердінні металу використовують модифікування, тобто введення в рідкий метал тугоплавких дрібних частинок, службовців додатковими центрами кристалізації. Було вивчено кристалічну будову металів і виявлено, що скупчення великої кількості кристалічних решіток утворює кристал, а метал складається з безлічі кристалів. Властивості кристалів залежать від розташування атомів всередині них. Кристалізація протікає внаслідок переходу до більш стійкого стану з меншою вільної енергією. Вільні енергії рідкого і твердого станів зменшуються з підвищенням температури. Зростання кристалів полягає в тому, що до їх зародкам приєднуються все нові атоми рідкого металу. Спочатку кристали ростуть вільно, зберігаючи правильну геометричну форму, але це відбувається тільки до моменту зустрічі зростаючих кристалів. У місці зіткнення кристалів зростання окремих їх граней припиняється, і розвиваються не все, а тільки деякі грані кристалів. В результаті кристали не мають правильної геометричної форми. Так само мною було зазначено, що вивчення гомогенного зародження кристалів наштовхується на серйозні експериментальні труднощі, пов'язані з отриманням металів, очищених від усіх сторонніх часток. Однак ці труднощі можуть бути усунені при розподілі обсягу металу на дуже малі краплі, ізольовані один від одного. Якщо в обсязі рідкого металу і міститься невелика кількість часток домішки, то деякі з крапель не будуть містити сторонніх часток, і в них можна спостерігати гомогенне зародження крісталлов.14 Підводячи підсумки, можна зробити висновок, що вся теорія зародження кристалів, ще потребує подальшого розвитку .