Переохлаждение концентрационное

Таким образом, двухмерная модулированная структура, схематически представленная на рис. 56, является метастабильной, если одновременно выполняются неравенства (31.23) и (31.31). Эти неравенства выражают требования 1) малости периода модулированной структуры, 2) малости переохлаждения сплава в двухфазную область, 3) большого размерного эффекта (больших значений коэффициента концентрационного расширения кри- [c.281]

Для материалов / -типа концентрационное переохлаждение, связанное с диаграммой состояния В12Тез-8Ь2Тез (рис. 14), не возникает, так как при рабочих составах в области упорядочения в слоях В1, 8Ь линии ликвидуса и солидуса пересекаются, т. е. коэффициент распределения равен единице. Но здесь может возникнуть концентрационное переохлаждение, связанное с избытком теллура в расплаве, который вводят для компенсации избытка висмута и сурьмы в твердой фазе. Например, на диаграмме состояния Bi,Sb-Te в области соединения (В1, 8Ь)гТез (рис. 15) так же, как на рассмотренной выше диаграмме В1-Те, область гомогенности (на рис. 8, 15 заштрихована) сдвинута в сторону больших концентраций В1 и 8Ь, но, в отличие от диаграммы В1-Те, в данном случае вертикаль, соответствующая стехиометрическому составу, не пересекает область гомогенности, а кривая солидуса с правой стороны имеет выпукло-вогнутую форму. Избыток теллура, который надо вводить для того, чтобы получить нужную концентрацию дырок, может вызвать концентрационное переохлаждение. [c.52]

Такая зона может быть промежуточной, а может распространиться и на весь расплав. При условии концентрационного переохлаждения происходит разрушение плоского фронта образования твердой фазы. Рост кристаллов становится ускоренным и хаотичным в виде игл (дендритов). В таком случае кристаллический слой начнет захватывать большое количество жидкой фазы. Эффективность процесса резко снижается (см. 17.1.2). Однако даже в этой зоне под действием разницы температур возникает дополнительный эффект очистки за счет диффузии примеси и оттеснения ее растущими кристаллами. [c.29]

Если на границе раздела температура совпадает с температурой кристаллизации (например, благодаря достаточно интенсивному отводу тепла через кристалл), то в расплаве может возникнуть состояние, показанное на рис. 6.22, в. В некоторой части расплава температура может оказаться ниже равновесной, т. е. появится область, где расплав переохлажден (концентрационное или структурное переохлаждение). [c.324]

Для большинства получаемых разными способами кристаллов граната характерно наличие полосчатости, которая диагностируется с помощью травления, декорирования и наиболее наглядно — наблюдением в поляризованном свете. В последнем случае проявление полосчатости обусловливается оптической анизотропией граната, вызываемой остаточными напряжениями, возникающими в связи с неравномерным слоистым расположением включений, примесей, различных двухмерных и точечных дефектов. Образование примесной полосчатости связывается с колебаниями температуры, скорости перемещения кристалла, концентрационным переохлаждением. [c.186]

Кристаллам, выращенным методом Чохральского, присуща ростовая полосчатость. Эта полосчатость хорощо выявляется в поляризованном свете в виде полос с неравномерным двойным лучепреломлением, обусловленным неравномерным захватом включений и примесей, неравномерностью напряжений в кри-сталле, что связывается с неравномерной скоростью роста. Ростовая полосчатость характеризуется различной периодичностью. В качестве основных факторов полосчатого роста кристаллов рассматриваются флуктуации температуры в зоне роста, неравномерность скорости перемещения кристалла, асимметрия теплового поля у фронта кристаллизации, концентрационное переохлаждение. [c.207]

Некоторые исследователи полосчатость связывают с концентрационным переохлаждением. Однако, по мнению Р. Лодиза, концентрационное переохлаждение не играет большой роли в почти чистых расплавах (например, при выращивании кристаллов оксидов неорганических веществ). [c.208]

В этих случаях в процессе кристаллизации перед фронтом раздела фаз происходит накопление примеси. И хотя во многих случаях можно поддерживать достаточно высокую эффективность процесса, тем не менее, при определенных условиях перед фронтом кристаллизации возникает концентрационное переохлаждение, приводящее к образованию двухфазной зоны кристаллизации. [c.29]

Таким образом, расплав оксида алюминия состоит преимущественно из комплексных АЮ+, АЮ и элементарных ионов А1 +. Так как упругость пара ионов А1 + при температуре плавления оксида алюминия (2050 °С) высока, то вероятно еще и преимущественное испарение ионов А1 +, что, естественно, приводит к нарушению стехиометрического состава расплава и, как следствие, к возникновению концентрационного переохлаждения [27]. [c.23]

Таким образом, в условиях нарушенного стехиометрического состава расплава (то есть, по существу, в условиях кристаллизации из раствора в расплаве) важное значение приобретает диффузия отдельных компонентов вещества к фронту роста [29]. Очевидно, что если скорость роста превышает скорость диффузии, то из-за концентрационного переохлаждения образуется зонарное распределение избыточных компонентов (рис. 12). В этих условиях скорость диффузии становится лимитирующим кристаллизацию фактором. [c.24]

Следовательно, при стационарном режиме кристаллизации в присутствии примеси возможен эффект, связанный с накоплением этой примеси перед фронтом роста, что ведет к срыву стабильных условий кристаллизации. Система может войти в автоколебательный режим с образованием зон, содержащих избыточные компоненты и примеси (рис. 22). При таком режиме скорость роста периодически меняется, и при превышении ее критического значения происходит массовый захват примеси. Таким образом, эффект концентрационного переохлаждения можно приписать как бы внутренним причинам, характерным для конкретной системы кристаллизации. Существуют, однако, и внешние причины, обусловленные [c.36]

Таким образом, если учесть ряд эффектов, ответственных за реальную структуру монокристаллов, а именно, эффект грани , концентрационное переохлаждение и внешние причины нестабильности процесса, влияние которых уменьшается с возрастанием осевого градиента температуры, то можно сделать важный вывод о том, что высокотемпературную кристаллизацию необходимо проводить в высокоградиентном температурном поле. [c.38]

До сих пор речь шла о термодинамике спинодального распада. Было показано, что при переохлаждении однородного твердого раствора ниже температуры он теряет свою устойчивость относительно образования пакета статических концентрационных волн. Волновые векторы этих волн заключены в интервале О А А о (см. рис. 17), причем, как видно из того же рис. 17, значение вектора кц существенно зависит от температуры переохлаждения по отношению к температуре ТИз выражения (6.7) следует, что уменьшение свободной энергии, связанное с возрастанием каждой из амплитуд с (к) этих волн, не зависит от значений, которые принимают остальные амплитуды. Последнее означает, что концентрационные волны, отвечающие различным волновым векторам, не взаимодействуют друг с другом. [c.71]

Рис. 13. Фронт кристаллизации а - схема возникновения концентрационного переохлаждения б - выступы на неустойчивом фронте кристаллизации и образование полос с измененным составом

При направленной кристаллизации бинарных и многокомпонентных расплавов структура поверхности раздела зависит также от характера переохлаждения. При этом если в случае кристаллизации чистых веществ мол<ет возникнуть только термическое переохлаждение, то при кристаллизации смесей переохлаждение может быть вызвано также изменением состава смесей. В последнем случае говорят о концентрационном переохлаждении . Возникновение его тесно связано с распределением температуры и концентраций в жидкой фазе оно наблюдается только при наличии градиента концентрации примесей перед движущимся фронтом кристаллизации. Если же в жидкой фазе происходит полное перемешивание, то концентрационное переохлаждение не возникает. [c.50]

Изменение температур и 1 перед фронтом кристаллизации показано на рис. 2.4, г, из которого видно, что часть жидкой фазы на участке Хи перед фронтом кристаллизации имеет температуру ниже температуры ликвидуса и находится в переохлажденном состоянии. Размер зоны концентрационного переохлаждения Хк зависит в первую очередь от температурного градиента в жидкой фазе. Эта зона исчезнет, когда наклон градиента действительной температуры расплава будет равен или больше градиента температуры ликвидуса в точке х = 0. В результате дифференцирования выражения (2.7) по х получим [c.53]

Из уравнения (2.11) следует, что концентрационное переохлаждение перед движущимся фронтом кристаллизации не будет возникать, если выполняется условие [c.53]

В условиях концентрационного переохлаждения возможен так называемый ячеистый рост кристаллов [1, 43, 44]. Дело в том, что при наличии концентрационного переохлаждения поверхность раздела неустойчива. Любой случайно образовавшийся бугорок на поверхности раздела попадает своей вершиной в область концентрационного переохлаждения. Так как скорость роста с переохлаждением увеличивается, то рассматриваемый бугорок постепенно увеличивается, перерастая в выпуклость (рис. 2.5, а). Рост такого образования продолжается до достижения устойчивого состояния, определяемого шириной зоны концентрационного переохлаждения. [c.54]

Так как при концентрационном переохлаждении температурный градиент в жидкой фазе положителен, то температура на вершине рассматриваемого образования выше, чем на плоской поверхности раздела. Благодаря этому при а<1 концентрация примеси в твердой фазе по оси выступа понижается [44]. Оттесняемые растущей выпуклой поверхностью примеси создают боковые концентрационные градиенты и скапливаются около основания выступа. Это понижает температуру затвердевания у основания выпуклости и тормозит рост образования в боковых направлениях. Образующиеся при этом вогнутости в точках а и б (рис. 2.5, б) способствуют возникновению соседних выпуклостей вокруг исходного выступа (рис. 2.5, в). Ряд таких выступов, каждый из которых оказывает определенное влияние на близлежащую поверхность фронта кристаллизации, образует ячеистую структуру (рис. 2.5, г). [c.54]

Иногда при значительных концентрационных переохлаждениях в расплаве перед движущимся фронтом кристаллизации наблюдается гомогенное зарождение кристаллов [44], в резуль- [c.56]

Исследования фракционной кристаллизации из стекающей жидкой пленки [50, 205—209, 212] показали, что эффективность разделения существенно зависит от структуры образующегося кристаллического слоя. Для достижения высокой эффективности процесса недопустимо возникновение концентрационного переохлаждения на границе раздела фаз. Показано [50, 206, 212], что определяющими факторами, влияющими на возникновение концентрационного переохлаждения, являются скорость роста кристаллического слоя, степень перегрева расплава, его концентрация, а также условия тепло- и массообмена на границе раздела фаз. [c.174]

При исследовании [225] процесса образования льда на плоских охлаждаемых элементах, вдоль которых движется поток соленой воды, получены зависимости для распределения концентрации соли по толщине слоя льда, определены условия концентрационного переохлаждения и образования дендритов. Установлено, что с увеличением скорости движения жидкой фазы эффективность разделения возрастает. [c.187]

Скорость движения зон можно значительно повысить при принудительном перемешивании расплава в зоне. В этом случае уменьшается вероятность концентрационного переохлаждения и образования дендритов кроме того, заметно возрастает интенсивность теплопередачи от нагревателя к расплаву. [c.273]

Из таблицы видно, что количество пара на пятой тарелке почти в 2 раза больше, чем на четвертой. Такой скачок обусловлен значительным изменением температуры жидкости, поступающей на тарелку питания и стекающей с нее. В свою очередь, повышение температуры происходит вследствие наличия концентрационных эффектов на тарелке питания. Жидкость питания и извлеченная жидкость равновесны с паром, содержащим значительное количество инертного газа—водорода. В то же время в отгонном паре количество водорода ничтожно. По отношению к отгонному пару жидкость, поступающая на тарелку питания, оказывается фактически переохлажденной. [c.222]

Для растворов используют концентрационное пересыщение ДС = С — — абсолютное, (3 = АС1С — относительное, у = С/С — коэффициент пересыщения (С > С ). Для кристаллизации из расплава используют величину переохлаждения ДТ = — Т, где Тпл — температура плавления вещества, Т — температура переохлажденного расплава, Т < 7,, . [c.58]

Если отвлечься от неравномерного распределения примесей у фронта кристаллизации, с которым молсет быть связано локальное снилсение температуры кристаллизации (так называемое, концентрационное переохлаждение ), то мол<но считать, что кристаллизация происходит на изотермической поверхности. Причем форма этой поверхности зависит от условий теплообмена поверхности кристалла и расплава с окрулсающей средой и от процессов тепло- и массопереноса на границе раздела фаз. [c.100]

Эффект грани выявляется благодаря значительному различию концентраций примеси. На основании этого некоторые исследователи [18] образование гранных форм роста (фасеток) при выращивании кристаллов методом Чохральского объясняют избирательной адсорбцией примеси на той или иной кристаллографической грани и концентрационным переохлаждением. Различная степень захвата примесей гранными и негранными поверхностями роста кристаллизации вызывает возникновение на границе гранных и негранных форм сильных напряжений и дислокаций. [c.214]

Условие (2.6) не учитывает стабилизирующего действия поверхностной энергии. Согласно этому условию, морфологическая устойчшость фронта роста возрастает с увеличением температурного градиента и с уменьшением скорости роста. Существует, однако, критическая скорость роста, выше которой еет место эффект концентрационного переохлаждения. [c.36]

В 5 было показано, что однородный твердый раствор, будучи переохлажденным в область диаграммы равновесия, заключенную между кривой растворимости и спинодальной кривой (см. рис. 16, б), становится метастабильным, т. е. термодинамически устойчивым относительно образования произвольных малых концентрационных неодноррдностей и неустойчивым относительно образования равновесной смеси фаз. В этой ситуации (см. 3) состояние однородного твердого раствора отвечает точке условного минимума на гиперповерхности свободной энергии в многомерном пространстве функций распределения концентрации. Каждая точка этого пространства определяется N координатами, представляющими собой вероятности заполнения соответственно N узлов решетки атомами одного компонента, т. е. определяется конкретной функцией распределений атомов по объему кристалла. Система может выйти из метастабильного состояния в состояние абсолютного минимума свободной энергии, преодолев самый низкий перевал на гиперповерхности свободной энергии, отделяющий оба минимума. Этот перевал является наиболее доступным местом, через которое система может выйти из состояния условного минимума в состояние абсолютного минимума с минимальным увеличением свободной энергии. [c.80]

Однако даже при сильном механическом перемешивании почти всегда вблизи поверхности раздела имеется некоторый слой жидкости с иной концентрацией примеси, чем в основной массе расплава. При итсутствии мсхаиичсскОхо всегда существует градиент концентрации и возникновение концентрационного переохлаждения почти неизбежно [43]. [c.50]

Образование ячеистой и дендритной структур на граничной поверхности нежелательно, так как это сопряжено со снижением эффективности разделения благодаря захвату примеси. Это явление особенно значительно при образовании дендритной структуры. Поэтому при направленной кристаллизации процессы разделения стремятся вести в условиях, обеспечивающих образование плоского (или близкого к пему) фронта кристаллизации. Для этого необходимо предотвратить концентрационное переохлаждение путем уменьшения скорости роста или увеличения температурного градиента в жидкой фазе. [c.55]

Одним из определяющих параметров процесса фракционной кристаллизации из стекающей пленки является расстояние от места подачи пленки на охлаждающую поверхность до места возникновения в ней концентрационного переохлаждения /кр (критическая длина участка роста морфологическп устойчивого кристаллического слоя). [c.174]

Исследования [205, 206] процесса разделения смеси нафталин— дифенил (а-<1) показали, что значение эффективного коэффициента распределения Оэф существенно изменяется по длине охлаждаемой трубы (рис. 5.15). Первоначально на некотором расстоянии от места ввода смеси значения аэф остается практически постоянным, а затем начинает резко возрастать. Визуальные наблюдения за ходом процесса показали, что на участке трубы где коэффициент оэф остается постоянным, образуется плотный кристаллический слой, обогащенный нафталином. Этот слой имеет стекловидную поверхность с тонкимн трещинами, возникающими вследствие термических напряжений. Процесс кристаллизации в этой области происходит без концентрационного переохлаждения. [c.175]

На участках роста Оэф образуется слой с дендритной структурой и грубой поверхностью. Процесс протекает с концентрационным переохлаждением, и эффективность разделения низка ввиду значительного захвата примеси (дифенила) кристаллической фазой. По мере снятия перегрева скорость кристаллизации и соответственно толщина образующегося слоя увеличпваются (рис. 5.15,6). [c.175]

Структура пересыщенного раствора, так же как и ненасыщенного, определяется свойствами растворителя и растворимого, взаимодействием частиц первого со вторым и взаимодействием разноименно заряженных частиц растворенного вещества между собой. О том, какова она и отличается ли от структуры жидкости в стабильном состоянии, высказывались различные мнения [10—12, 24, 33, 46, 58, 111]. Основанием служили эксперименты, связанные с изучением свойств растворов. Согласно приведенным в главе II данным, в ряде случаев в ходе переохлаждения растворов наблюдались изломы или изгибы на кривых свойство—температура, расположенные вблизи температуры насыщения. Вместе с тем изучение хода изменения свойств с изменением концентрации, как правило, пе показывает наличия каких-либо структурных перестроек при переходе системы из стабильного состояния в нестабильное. Добавим к вышеприведенным примерам данные Чатерджи и Растоджи [80, 81]. Они изучали зависимость давления паров растворителя от температуры над растворами различной концентрации и установили, что изменение давления с температурой происходит плавно, без каких-либо изгибов в районе перехода системы в переохлажденное состояние. Ими же изучались концентрационные зависи- [c.79]

ТРАНСКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ (от лат. 1гап8 — через) — кристаллизация. Сопровождающаяся прорастанием столбчатых кристаллов через объем затвердевающего расплава. Впервые описана (1879) рус. металлургом Д. К. Черновым. Способствует образованию столбчатой структуры (столбчатой зоны, или зоны Т.). Зона Т. расположена за корковой зоной — зоной мелких беспорядочно ориентированных кристаллов, образовавшихся у стенки литейной формы. В процессе разрастания этих кристаллов в Т. участвуют лишь те из них, к-рые благоприятно ориентированы по отношению к направлению отвода тенла. В таких кристаллах направлепия преимущественного (дендритного) роста (кристаллографические направления <100) для гранецентрированных и объемно-центрировапных кубических структур и <1010) для гексагональной плотной упаковки) перпендикулярны к стенкам литейной формы. Вследствие такого конкурентного роста толщина столбчатых кристаллов обычно в 5 —10 раз больше размеров кристаллов корковой зоны. Т. происходит, если в затвердевающем расплаве не наблюдается значительного переохлаждения (как концентрационного, возникающего при кристаллизации расплава с растворимой примесью. [c.584]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология