Эссе. эссе. Кристаллизация металлов и сплавов
 Скачать 26.59 Kb.
|
|
Федеральное государственное автономное общеобразовательное учреждение высшего образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Политехнический институт Кафедра «Материаловедение и технология обработки материалов» ЭССЕ по курсу Конструкционное материаловедение на тему «Кристаллизация металлов и сплавов»
Красноярск Содержание1 Механизм процесса кристаллизации 32 Самопроизвольная кристаллизация 3 1 Механизм процесса кристаллизации 3 2 1 Механизм процесса кристаллизации Любое вещество может находиться в трех состояниях: газообразном, жидком и твердом. Кристаллизацией называется переход металла или сплава из жидкого состояния в твердое. Кристаллизация происходит в условиях, когда система переходит к более стабильному состоянию, когда свободная энергия кристалла становится меньше свободной энергии жидкой фазы. Температура, при которой начинается кристаллизация, называется реальной температурой кристаллизации. Переохлаждением называется охлаждение жидкости ниже равновесной температуры. Переохлаждение характеризуется степенью переохлаждения. Она, в свою очередь, зависит от скорости охлаждения. Чем выше скорость охлаждения металла, тем и больше степень переохлаждения. При понижении температуры в жидком металле начинают образовываться центры кристаллизации (зародыши). Для роста зародышей необходимо уменьшение свободной энергии металла, иначе зародыш может раствориться. Минимальный размер устойчивого, способного к росту зародыша называется критическим. Рост кристаллов заключается в присоединении к зародышам все новых атомов из жидкой фазы. Зародыши растут свободно и образуются независимо друг от друга в случайных местах. Сначала образовавшиеся кристаллы имеют более или менее правильную геометрическую форму. Но по мере столкновения или срастания кристаллов их правильная форма нарушается. Рост кристаллов продолжается в тех направлениях, где есть свободный доступ «питающей» среды. После окончания кристаллизации кристаллы имеют неправильную форму и называются кристаллитами. 2 Самопроизвольная кристаллизация Самопроизвольная кристаллизация – процесс, который происходит в веществах под действием естественных механизмов без посторонних вмешательств. При температурах, близких к температуре плавления, в жидком металле возможно образование небольших группировок (фазовыми флуктуациями), где атомы упакованы также как и в кристаллах. В чистом от примесей металле наиболее крупные группировки превращаются в зародыши. Рост кристалла происходит в процессе перехода атомов из переохлажденной жидкости к кристаллам. Кристалл растет послойно. При небольших степенях охлаждения, когда скорость образования зародышей мала, при затвердении формируется крупнокристаллическая структура. Если скорость образования зародышей будет более интенсивной, чем скорость их роста, то будут образовываться более мелкие кристаллы. 3 Несамопроизвольная кристаллизация Несамопроизвольная кристаллизация (гетерогенная) – кристаллизация, происходящая с добавлением специальных добавок. Центрами кристаллизации, как правило, являются тугоплавкие частицы неметаллических включений. Перед кристаллизацией данные центры находятся в жидком металле в виде твердых включений. При кристаллизации роль зародышей могут играть стенки формы. В процессе кристаллизации атомы металла откладываются на поверхностях примеси, как на зародыше. Наличие готовых центров кристаллизации приводит к уменьшению размеров кристаллов при затвердевании. Измельчение структуры материала, способствуют улучшению механических свойств металла. Для измельчения структуры металлов используют способ воздействия – модифицирование. Данный способ состоит в том, что в жидкий сплав перед разливкой вводят модификаторы. Модификаторы добавляют в сплавы в количественном соотношении от тысячных до десятых долей процентов. При подстуживании материала перед разливкой до температур, почти не превышающих температуру плавления, способствует уменьшению размера зерна. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||