Скорость роста кристаллов, влияние

Пренебрегая тепловой неравновесностью кристалла и поверхности раздела фаз, скоростной неравновесностью между кристаллом и несущей фазой, запишем уравнение изменения скорости роста кристалла (массовой) для случая, когда рост происходит под влиянием внешней диффузии [c.287]

Уравнение изменения скорости роста кристалла при условии 4, когда рост происходит под влиянием внутренних процессов в кристалле, например, для случая спирального роста кристалла, имеет вид [c.288]

Рассмотрим влияние степеней пересыщения (с — Со) и переохлаждения (—Лt) на скорость роста кристаллов. По последнему уравнению эта скорость пропорциональна с — Со при высоких степенях пересыщения такая зависимость дает большие отклонения. Получается характерный ход зависимости скорости роста кристалла от степеней пересыщения или переохлаждения (рис. У-34). При слишком быстром переохлаждении можно вообще затормозить рост кристаллов. Раствор приобретает очень высокую вязкость, придавая твердому веществу свойства стекла. [c.399]

Температура кристаллизации в общем оказывает положительное влияние на скорость роста кристаллов. При более высокой температуре сни-жаетсй вязкость раствора и, следовательно, облегчается диффузия. Однако в большей степени влияние температуры отражается на увеличении числа зародышей, что, как известно, приводит к образованию более мелких кристаллов. При положительной растворимости с повышением температуры кристаллизации уменьшается степень пересыщения раствора, что, в свою очередь, вызывает снижение движущей силы процесса. [c.636]

Образование осадка начинается с формирования зародышей или центров кристаллизации — мельчайших образований по размерам, сравнимых с размерами молекул или несколько большими. Рост этих образований в растворе приводит к появлению более крупных частиц, которые и выпадают в осадок. Таким образом, на размер кристаллов оказывают влияние относительные скорости двух основных процессов скорость образования центров кристаллизации и скорость роста кристаллов. При небольшой скорости образования центров кристаллизации по сравнению со скоростью роста кристаллов в растворе будет происходить образование небольшого числа крупных кристаллов. Если же скорость образования центров кристаллизации будет превышать скорость роста кристаллов, в растворе образуется большое число мелких кристаллов. [c.146]

Скорость вращения суспензии при кристаллизации (в результате механического воздействия мешалки) является одним из важнейших факторов, определяющих размер получаемых кристаллов (см. также гл. 9). Обработка данных (табл. 4.7) для одной и той же мешалки [128] с учетом Уо, Л и фа показывает, что уменьшение размеров кристаллов при усилении перемешивания наблюдается для тех веществ, которые в растворе характеризуются меньшим коэффициентом активности, а твердая соль — большим структурным показателем. Кроме того, значение фц становится больше, а Ата, наоборот, уменьшается. При исследовании влияния перемешивания на кристаллизацию до сих пор уделяли внимание главным образом частоте вращения мешалки, без учета указанных физико-химических характеристик раствора и твердого вещества. Согласно [202], имеется взаимосвязь между линейной скоростью роста кристалла, интенсивностью перемешивания и рядом таких физических характеристик раствора и растущего кристалла, как коэффициент диффузии О, вязкость т), плотность раствора рр и твердой фазы р. . [c.110]

Рассмотрим процессы диффузии легирующих примесей в слитках, получаемых из расплава и выявим их влияние на окончательное распределение легирующих примесей в кристаллах. Допустим, что в начальный момент времени имеется полубесконечная цилиндрическая затравка, в которой парциальная плотность легирующих примесей есть функция радиуса рп = ф(г) боковая поверхность затравки и растущего кристалла непроницаема для примесей радиус кристалла Гк равен радиусу затравки скорость роста кристалла постоянная процесс изотермический. На границе раздела фаз парциальная плотность примесей изменяется со временем и зависит от радиуса, т. е. рп=г )(т, г). Выберем цилиндрическую систему координат с осями г и I. Начало координат рас- [c.189]

Присутствие в растворе малых количеств примесей может оказать существенное влияние на скорость роста отдельных граней и конечную форму кристаллов. Однако до настоящего времени механизм влияния примеси на скорость роста кристаллов не установлен. Реальный процесс кристаллизации осложнен еще двумя параллельными процессами диффузионным переносом молекул растворителя от поверхности грани в раствор и отводом тепла, выделяющегося при кристаллизации. [c.140]

Имеются решения, основанные на более сложных кинетических зависимостях [19]. Например, учитывается влияние новых центров кристаллизации на скорость образования поверхности уже имеющихся кристаллов (индукционное зародышеобразование), рассматривается зависимость скорости роста кристаллов от диффузионного сопротивления и кинетики собственно образования кристаллической решетки, анализируется зависимость скорости роста кристаллов и интенсивности образования зародышей от температуры процесса. [c.157]

Влияние температуры на скорость роста кристаллов сказывается в том, что наибольшая скорость роста наблюдается при определенной оптимальной температуре, выше и ниже которой рост кристаллов замедляется. Так, при изучении скорости роста кристаллов глицерина (темп. пл. 19,5°) оказалось, что быстрее всего кристаллы растут при —3,5° (рис. 8). [c.56]

Систематических исследований зависимости скорости роста от давления в автоклаве в период роста кристаллов до настоящего времени не проводилось. Тем не менее имеющиеся отдельные экспериментальные и литературные данные позволяют сделать оценку влияния этого фактора. Несомненно, что повышение давления при сохранении неизменными остальных условий кристаллизации увеличивает скорость роста кварца. По-видимому, повышение скорости роста кристаллов с увеличением давления, а следовательно, и степени заполнения автоклава следует объяснить увеличением растворимости кварца и образующегося одновременно силиката натрия вследствие повышения плотности растворителя при высоких давлениях. В настоящее время мы не располагаем еще точным аналитическим выражением, связывающим изменение плотности раствора, давления и растворимости кварца, однако линейная зависимость между температурой и растворимостью силикатов натрия при постоянном давлении дает основание предполагать, что такая зависимость должна существовать и между давлением, плотностью раствора и растворимостью силикатов. На линейный характер зависимости скорости роста от коэффициента заполнения указывает Р. Лодиз [17] (см. рис. 7). Он отмечает, что такой характер зависимость имеет при низких степенях заполнения как для содовых, так и для щелочных сред. Если же степень заполнения в растворах гидроксида натрия превышает 82%.то, начиная с температуры 380 °С (давление порядка 200 МПа), эта зависимость отклоняется от линейного вида. При этом небольшое увеличение степени заполнения сосуда приводит к существенному повышению скорости роста. Р. Лодиз также указывал, что постановка опытов в растворах ЫаОН при высоких степенях заполнения позволяет выращивать однородные кристаллы с высокими скоростями роста без признаков вырождения растущей поверхности. [c.40]

Влияние исходных продуктов и химического состава раствора на кристаллизацию кварца исследовалось ранее только для содового раствора во время проведения экспериментальных работ по определению растворимости 5102 в условиях роста кристаллов кварца. Было установлено, что равновесная концентрация 5102 в этих условиях мало зависит от начальной концентрации соды и в разных растворах имеет примерно одинаковое значение — около 7 г/л при 350 °С и давлении 35 МПа. На основании этого можно было бы предполагать, что скорость роста кварца не должна зависеть от начальной концентрации содового раствора. Опыт, однако, показывает, что состав растворов в условиях роста мало отличается по содержанию 5102, но существенно отличается по концентрации свободной щелочи. Определение щелочности отработанных растворов показывает, что чем выше концентрация соды в исходном растворе, тем выше концентрация свободной щелочи в условиях роста, несмотря на осаждение сравнительно большого количества тяжелой фазы. Это, вероятно, объясняется тем, что при сравнительно быстром нагревании автоклава во время ввода его в заданный режим равновесное состояние между реагентами не достигается, что приводит к более высокой остаточной концентрации соды. Более высокая остаточная концентрация свободной щелочи, безусловно, должна оказывать влияние на величину pH раствора, а это, в свою очередь, должно влиять на скорость роста кристаллов. [c.42]

Следует отметить, что аномалии пересыщения, обусловленные процессами переноса, накладываются на общее снижение пересыщения в камере. Суммарное влияние этих двух факторов преимущественно и определяет зафиксированные изменения скорости роста кристаллов. [c.368]

Влияние р-Т -условий на величину линейной скорости роста алмаза в установившемся режиме подобно их влиянию на числс центров кристаллизации и находится в полном соответствии с изменяющимся пересыщением углерода в металлическом расплаве Обращает на себя внимание самостоятельное влияние величины термоградиентов в реакционной зоне на скорость роста кристаллов, которая заметно возрастает с увеличением неоднородности теплового поля при прочих равных условиях. Так, увеличение реакционного объема камеры прямого нагрева с 0,7-10 дс [c.374]

Экспериментально установлен одинаковый характер влияния элементов первой и третьей групп на процесс образования центров кристаллизации, который заключается в ослаблении зависимости числа центров кристаллизации от давления, а на кинетику изменения формы алмазов — в относительно более частом появлении грани куба при увеличении размера кристаллов от до 0,6- 10 м, т. е. в интервале длительности процесса алмаза до 1200 с. Влияние указанных групп элементов на линейную скорость роста кристаллов противоположно (см рис. 132). Если в присутствии бора, азота и в меньшей степени алюминия скорость роста алмаза увеличивается, то введение 1п, Оа Си, 5Ь приводит к ее снижению. Полученные результаты можно объяснить некоторым повышением в присутствии этих элементов энергетического барьера перехода графит — алмаз за счет ослабления каталитических свойств металлической системы. В случае азота возможно влияние также элементов, образующих нитриды. В условиях регулярного роста кристаллов примеси первой группы способствуют увеличению пересыщения углерода или путем усиления температурной зависимости его растворимости в металлическом расплаве, или за счет увеличения размеров ассоциаций атомов углерода в растворе. Элементы третьей группы из-за слабого их взаимодействия с углеродом, очевидно, снижают и его растворимость и скорость диффузии в расплаве. [c.380]

Специальными экспериментами было показано, что на количество парамагнитного азота в алмазе влияет также присутствие бора в шихте. Как видно из рис. 151, степень этого влияния зависит от способа введения бора в шихту и от скорости роста кристаллов. В частности, использование в качестве источника бора сплава МпВ приводит к образованию кристаллов, содержащих парамагнитного азота заметно меньше, чем при введении бора в шихту в элементарном виде, при прочих равных условиях. Подобное же, но слабее выраженное влияние отмечено и при введении примеси А1 в шихту. Анализ полученных результатов позволяет предполагать, что снижение содержания парамагнитного азота в рассматриваемых случаях обусловлено двумя причинами. Во-первых, бор и алюминий, как и титан, снижают растворимость азота в металлическом расплаве. Во-вторых, часть азота, захваченного алмазом, может быть связана в непарамагнитных и электрически нейтральных комплексах типа В—N. образующихся 408 [c.408]

При изучении кристаллов алмаза, полученных из шихты, содержащей As, установлено, что влияние этой примеси на полупроводниковые свойства образцов устойчиво проявляется только при одновременном присутствии в шихте Ti и технологических добавок, обеспечивающих скорость роста кристаллов не более [c.458]

Влияние р-Г-условий на величину линейной скорости роста алмаза в установившемся режиме подобно их влиянию на число центров кристаллизации и находится, в полном соответствии с из- меняющимся пересыщением углерода в металлическом расплаве. Обращает на себя внимание самостоятельное влияние величины термоградиентов в реакционной зоне на скорость роста кристаллов, которая заметно возрастает с увеличением неоднородности теплового поля при прочих равных условиях. Так, увеличение реакционного объема камеры прямого нагрева с 0,7>10 до 3,5 10- сопровождающееся (см. главу 15) существенным уменьшением радиальных и осевых термоградиентов, обеспечивает возможность снижения скорости роста алмаза, особенно на начальных этапах процесса синтеза (см. рис. 132), а также увеличения эффективной длительности процесса синтеза до 2400— 3000 с (см. рис. 131). При этом интервалы параметров, обеспечивающие спонтанное образование и регулярный рост ограниченного числа полногранных монокристаллов в изучавшихся усло-374 [c.374]

Выше говорилось о торможении роста кристаллов примесями. Однако известны и случаи увеличения скорости роста под влиянием примесей. Более того, одна и та же примесь может в малых количествах увеличивать скорость роста, а в больших — тормозить ее. Возможно, повышение скорости роста связано с уменьшением поверхностной энергии ступени (так называемой краевой энергии ступени) при адсорбции на ней примесей, так как известно, что адсорбция уменьшает поверхностную энергию. При этом уменьшается связанный с поверхностной энергией размер двумерного [c.51]

TOM случае, когда относительная скорость растворения (отношение скорости растворения кристалла меньшего размера к скорости растворения кристалла большего размера) больше относительной скорости роста (отношение скорости роста кристалла меньшего размера к скорости роста кристалла большего размера). А это возможно лишь, когда линейный размер оказывает влияние на скорость роста или растворения кристалла. [c.80]

Н. А. Фигуровский и Т. А. Комарова [373] по вопросу о механизме процесса кристаллизации отмечают, что результаты экспериментальных исследований, полученные при изучении кинетики кристаллизации, не дают оснований рассматривать процесс роста кристаллов как один из видов простых химических реакций первого (адсорбция ионов и молекул на поверхности кристаллов), второго или п-го порядка (десольватация ионов или молекул) либо же с точки зрения определяющего влияния на скорость роста кристаллов, явлений диффузии и других факторов. Они приходят к выводу, что механизм роста кристаллов до сих пор остается неясным. [c.99]

Для большинства расплавов и растворов величина (D/a) qK /p i в уравнении (1.66) гораздо меньше единицы и ею можно пренебречь, то есть рост отдельного кристалла можно считать изотермическим процессом. Этот результат был получен в работе [26], где изучалось влияние на скорость роста кристалла гидродинамической обстановки в аппарате. [c.39]

Переход от системы уравнений (1.72) к разностным уравнениям подробно изложен в работе [28]. Размер сетки по радиусу и способ ее построения были выбраны таким образом, чтобы исключить их влияние на результаты расчета [26]. Оптимальной оказалась сетка с размером О г 3 и числом узлов по радиусу 14, по углу 15. В качестве модельной системы при численных расчетах был принят расплав смеси компонентов эвтектического типа — о, м- и п-изомеры со следующими физическими свойствами рд = 1200 кг/м рс = 1163 кг/м О = 0,9-10 м /с Х = 1,ОЫО-0 Вт/(м-/С) v = 1,25-10-6 ус =1,55 кДж/кг./С) <7 = 100 кДж/кг с = 0,31 /С/= 0,01251/С Ко = 0,112 10- м/с 0=1. Выбор такой системы в качестве модельной связан с тем, что для расплавов наиболее ярко проявляются эффекты, связанные с зависимостью скорости роста кристаллов от их размера. [c.41]

В реальных условиях форма кристалла в процессе его роста может значительно изменяться под влиянием различных факторов. Эта форма теснейшим образом связана с линейной скоростью роста кристалла и приближается к равновесной по мере уменьшения скорости его роста. Быстро растущие кристаллы, как правило, приобретают форму дендритов, скелетов, спиральных и других несовершенных форм. [c.44]

Такой вид зависимости коэффициента Е от tp можно объяснить влиянием на процесс разделения двух факторов скорости роста кристаллов и наличием жидкой пленки маточника, увлекаемой барабаном при выходе его из ванны. С увеличением температуры (перегрева) расплава скорость роста, с одной стороны, замедляется, что способствует образованию более концентрированной кристаллической фазы в виде плотного слоя. С другой стороны, по мере роста температуры расплава уменьшается толщина кристаллического слоя при практически неизменной толщине жидкой пленки. В результате с ростом температуры расплава доля кристаллической фазы, образующейся к моменту выхода барабана из ванны, постепенно падает, а доля жидкой пленки маточника, отличающегося более высокой концентрацией низкоплавкого компонента, постепенно возрастает. Вследствие этого с увеличением температуры расплава концентрация высокоплавкого компонента в получаемом продукте понижается. Действием двух отмеченных факторов обусловлена экстремальная зависимость эффективности разделения от tp. [c.155]

Легко заметить, что выражения (VI. 8) и (VI. 9) отличаются друг от друга. Следствием этого различия является разница в форме кривых, описывающих температурную зависимость скорости зародышеобразования (кривая 2 на рис. VI. 7) и температурную зависимость скорости- роста кристаллов (кривая 3 на рис, 1.7). Качественно это различие связано с большим влиянием [c.193]

Нойес и Уитни нашли, что скорость растворения кристаллов определяется диффузией из насыщенного слоя, находящегося на поверхности, в глубь раствора. Различные попытки описать скорость роста кристалла с помощью механизма обратной диффузии оказались в общем безуспешными. Марк тщательно исследовавший процесс роста кристаллов, показал, что в большинстве случаев это процесс второго порядка, а не первого, как того требует диффузионный механизм. По достижении некоторой определенной скорости перемешивания, скорость роста кристаллов становится независимой от скорости перемешивания. Рост кристаллов часто задерживается или совсем подавляется вследствие адсорбции красителей, тогда как на скорость растворения они не оказывают заметного влияния. Это указывает, что какой-то другой фактор, а не диффузия, решающим образом определяет скорость роста кристаллов. [c.157]

Оценим кинетические константы. Для каждого падающего кристалла можно построить зависимость v=v i) и определить величину dvldt с точностью до малых первого порядка dvldt Lv—Подставив dvldt в уравнения (3.185), (3.186), можно разрешить их относительно диаметра сферы, масса которой совпадает с массой падающего кристалла. Подставив найденные значе- ния а в уравнения (3.185), (3.186), легко получить значения для скоростей роста кристаллов в соответствующих временных точках. Однако в нашу задачу входит не только определение скоростей роста по длине трубы, но и определение влияния на скорость роста кристалла пересыщения, температуры раствора, скорости обтекания кристалла раствором, вязкости и плотности среды, окружающей его. Если кристаллизация идет во внешней области (диффузионной), то массовую и линейную скорости роста кристалла можно представить в виде [c.295]

Такое воспроизведение структуры было обнаружено при осаж денин меди (рис. Х1-2) и некоторых других металлов на одноименном и даже чужеродном катодах при малых плотностях тока, т. е. при относительно небольшой линейной скорости роста кристаллов и небольшой толщине осадка. С увеличением толщины покрытия ориентирующее влияние поверхности основания постепенно уменьшается вследствие того, что некоторые побочные процессы, сопровождающие осаждение металла (адсорбция различных веществ на катоде, выделение водорода и др.), нарушают [c.339]

Температура электролита. Повыщение температуры электролита так же, как и перемешивание, способствует интенсификации процесса электроосаждения металлов. При нагревании электролита возрастают катодный и анодный выходы по току (устраняется пассивирование анодов), увеличивается растворимость солей металлов и электропроводимость растворов, улучшается качество осадков вследствие снижения внутренних напряжений. В ряде случаев при комнатной температуре компактные, доброкачественные осадкк вообще не образуются-(станнатные) или качество осадюв существенно ухудшается (пирофосфатные электролиты), поэтому электролиты нагревают до 50—80°С. При этом появляется возможность работать при более высоких плотностях тока. Вместе с повышением температуры обычно снижается катодная поляризация, а в этих условиях скорость роста кристаллов преобладает над скоростью возникновения активных, растущих кристаллов, что должно приводить к образованию крупнозернистых и более пористых осадков, В то же время в горячих электролитах можно значительно увеличить допустимую плотность тока и как бы нейтрализовать отрицательное влияние температуры на структуру осадков. [c.252]

При изучении кристаллов алмаза, полученных из шихты, содержащей Аз, установлено, что влияние этой примеси на полупроводниковые свойства образцов устойчиво проявляется только при одновременном присутствии в шихте и технологических добавок, обеспечивающих скорость роста кристаллов не более 1,7- 10 м/с. Очевидно, такие условия, при которых формируются практически безазотные кристаллы (см. гл. 18), и способствуют образованию в них электрически активных дефектов с участием атомов мышьяка. Легированный мышьяком в процессе роста алмаз обладает п-типом проводимости и удельным сопротивлением при ЗООК от 10 до 10 Ом м. На образцах с большим сопротивлением определить тип проводимости известными способами ие удается. На рис. 168 наблюдаются отчетливая корреляция между сопротивлением кристаллов и содержанием легирующей примеси в шихте, а также слабая анизотропия проводимости пирамид роста <111> и <100>. На температурных зависимостях сопротивления кристаллов п-типа проводимости имеются пологие участки, соответствующие энергии активации 0,008—0,03 эВ в низкотемпературной области и 0,25—0,58 эВ в высокотемпературной, что также можно объяснить наличием примесной зоны. [c.458]

Рис. 9.3. Влияние относительного пересьпцения на скорость образования новых центров кристаллизации (кривая 7) и скорость роста кристаллов (кривая 2)

Что касается понятия растворителя, то, опять-таки, если попытаться определить строго, это будет все то, что находится в среде сверх идеального состава кристаллизующейся фазы, поскольку все это в той или иной степени определяет растворимость основного вещества. Практически же под растворителем понимают лишь ведущую, преобладающую часть в составе среды. Нет смысла обсуждать вопрос, являются ли примесями или растворителями составные части двухкомпонентной жидкости (спирт- -вода), предназначенной для выращивания из нее кристаллов третьего компонента (соли). Пока речь идет о приготовлении раствора, спирт+вода является сложным растворителем. Когда пойдет речь о влиянии их на скорость роста кристаллов, отношение к ним не будет отличаться от отношения к примеси. Подробнее о понятии примеси см. в работе Т. Г. Петрова [1970]. [c.19]

Повышение температуры кристаллизации оказывает голожительное влияние на скорость роста кристаллов (при увеличении температуры уменьшается вязкость среды и облегчается диффузия), Однако рост температуры [c.346]

Ко второй группе следует отнести работу Ратинова, Розенберг и Забе-жинского [13], которые используют формулу Колмогорова для скорости роста кристаллов из расплавов для вычисления скорости гидратации вяжущих веществ. По-видимому, эта формула для случая образования гидрата из пересыщенного раствора может иметь лишь ограниченное применение. В частности, она не отражает влияния дисперсности и других свойств вяжущих веществ. [c.224]

Перемешивание, ультразвуковые колебания и другие механические воздействия резко увеличивают скорость образования кристаллических зародышей. В настоящее время нет общепризнанной теории, объясняющей этот факт. Однако можно предположить, что увеличение интенсивности перемешивания и различные механические воздействия вызывают более частые столкновения молекул и тем самым увеличивают вероятность образования зародышей критического размера. На стадии роста кристаллов перемешивание оказывает влияние на скорость процесса только в том случае, если лимитирующей стадией является подвод вещества к поверхности кристалла, т. е. если процесс 41ротекает в диффузионной области. Тогда с увеличением интенсивности перемешивания возрастает скорость конвективной диффузии, что приводит к увеличению скорости роста кристаллов. [c.359]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология