О кинетике зарождения и роста кристаллов

Более общие выражения могут быть найдены исходя из кинетики образования, роста кристаллов и их перекристаллизации. Захват микрокомпонента и его перераспределение происходит на всех стадиях образования осадка — зарождения центров кристаллизации, роста кристаллов и их перекристаллизации. Так как центры кристаллизации малы (10—100° А) и в процессе кристаллизации происходит их распад, небольшое количество микрокомпонента, попадающего в кристалл на стадии образования центров, не влияет на его конечное распределение между раствором и твердой фазой. [c.59]

Механизм и кинетика кристаллизации из газовой фазы принципиально не отличаются от таковых при кристаллизации из растворов или расплавов. Зарождение и рост кристаллов в газе происходит по тем же законам, что и в жидкости (см. выше). Как и в любом случае кристаллизации, для конденсации газа в твердую фазу он должен быть пересыщенным. [c.263]

Попытаемся проанализировать механизм роста кристаллов с учетом описанных выше результатов [6]. В проводимых до настоящего времени исследованиях кинетики кристаллизации результаты дилатометрических измерений обычно обсуждались в сочетании с данными по скорости роста сферолитов (или скорости их зарождения), полученными с помощью микроскопа, причем предполагалось, что объемные сферолиты развиваются в результате линейного роста в радиальном направлении кристаллов, образовавшихся из одного [c.258]

Представители второго направления в теоретическом исследовании кристаллизации ограничиваются изучением собственно кинетики процесса. Они, исходя из понятий скорости зарождения и скорости роста кристаллов, стремятся определить экспериментально и теоретически зависимость этих величин от переохлаждения АТ, характеризующего отклонение от температуры равновесного сосуществования фаз и одинакового в течение всего процесса. При таком рассмотрении игнорируется роль градиентов температуры в кристаллической фазе и расплаве, хотя о влиянии этого фактора иногда упоминается [11, 121. [c.9]

Зная скорость зарождения и скорость роста кристаллов (по нормальному механизму), можно перейти к рассмотрению суммарной кинетики превращения [45]. Анализ роста кристаллов механизмом формирования двумерных зародышей дан в гл. III. Основной характеристикой процесса превращения является доля превратившегося объема как функция времени t. Наиболее [c.41]

Таким образом, читатель найдет в книге двух авторов изложение фундаментальных проблем кристаллизации на двух уровнях , что несомненно расширяет сферу действия этой книги. Здесь рассматриваются термодинамические движущие силы кристаллизации, дефекты кристаллов, зарождение кристаллов, строение поверхностей кристаллов в равновесии и в процессе кристаллизации, кинетика процессов на этой поверхности и в объемах прилегающих к ней фаз, термодинамически равновесное и неравновесное распределение примесей, образование форм роста кристаллов и их устойчивость, возникновение дефектов при росте монокристаллов. Все эти вопросы обсуждаются на основе как теоретических, так и, в несколько меньшей мере, экспериментальных результатов. [c.6]

Джеймс [202] методом тепловых волн исследовал кинетику поверхностных процессов при росте кристаллов льда по нормали к базисной грани. При переохлаждениях от О до 2-10 С (существенно более низких, чем в предыдущих исследованиях) скорость роста подчинялась закону = (1 0,5) 10 67 > 3 ° 2 такая зависимость, по-видимому, не согласуется ни с линейным законом, характерным для механизма винтовых дислокаций, ни с квадратичным для двумерного зарождения. [c.471]

В. И. Данилов и В. М. Малкин изучали кинетику роста единичных кристаллов при переохлаждении. Они экспериментально подтвердили теорию роста кристаллов, объяснив ее образованием на гранях кристалла двумерных зародышей. Возникнув на грани кристалла, зародыш распространяется по всей грани. Если предположить, что зародыш распространяется по всей грани за время, малое по сравнению со временем ожидания появления зародыша на грани, то это равносильно предположению, что линейная скорость роста кристалла практически определяется скоростью зарождения двумерных зародышей. В этом случае теория дает зависимость линейной скорости роста от переохлаждения в форме [c.134]

На процесс образования зародышей, их размеры и структуру влияет действие ионизирующей радиации. В переохлажденном расплаве ион, окруженный нейтральными молекулами, является элементарным образованием, вокруг которого может начаться рост кристалла. Таким образом, возникновение ионов в переохлажденном расплаве может способствовать процессу зарождения кристаллов, существенно влияя на его кинетику. При этом, если молекулы симметричны относительно положительных и отрицательных зарядов, то кристаллы будут зарождаться с одинаковой вероятностью как около положительных, так и около отрицательных ионов. Если же строение асимметрично, то происходит преимущественное образование зародышей вокруг ионов одного знака [1]. [c.61]

Поскольку в растворах (в очищаемом веществе и в растворителе) всегда содержатся примеси в виде взвешенных частиц, пусть хотя бы и в небольшом количестве, то при рассмотрении кинетики кристаллизации необходимо принимать во внимание явления и гомогенного, и гетерогенного зародышеобразования. Результаты многочисленных опытов с использованием различных способов для наблюдения за зарождением и ростом кристаллов [354, 365—372] свидетельствуют о том, что в процессе кристаллизации может иметь место каждое из указанных явлений. [c.258]

Большинство фазовых превращений начинается в отдельных участках исходной фазы и от них распространяется. Элемент системы не подвергается заметным изменениям, пока он не окажется у границы раздела превращенной и непревращенной частей. Возникновение участков, от которых начинается превращение, называют образованием зародышей, а распространение превращенной части от этих центров — ростом. Наиболее простые фазовые превращения можно описать кинетикой зарождения и кинетикой роста новой фазы пар кристалл, рас-плав кристалл, аллотропические превращения, процессы выделения твердых растворов. В результате фазового превращения новая фаза может отличаться от исходной по структуре, составу, [c.243]

В общем случае скорость превращения жидкой фазы расплава в кристаллическое твердое тело зависит от кинетики образования зародышей твердой фазы, скорости их роста и интенсивности отвода теплоты фазового перехода -от зоны кристаллизации. Большое число веществ обладает относительно высокими значениями скорости зарождения и роста кристаллов при незначительном переохлаждении на один-два градуса. Быстрая кристаллизация сопровождается значительным тепловыделением, и скорость процесса затвердевания расплава часто лимитируется интенсивностью отвода теплоты от зоны кристаллизации. При этих условиях обычно образуется четкая граница раздела жидкой и твердой фаз, которая продвигается в глубь расплава от охлаждаемой поверхности по мере отвода теплоты кристаллизации через образующийся слой твердой фазы. [c.141]

Кинетика образования кристаллических осадков обусловливается рядом факторов. Она включает в себя образование пересыщений или переохлаждений, зарождение новой фазы, рост частиц и изменение распределения их по размерам в ходе перекристаллизации. Изучение кинетики осаждения связано с установлением зависимостей скоростей зародышеобразования и роста кристаллов от степени отклонения системы от состояния равновесия, температуры, химического состава, перемешивания жидкой фазы, действия различных излучений и полей. При этом, естественно, рассматривается механизм сопровождающих фазообразование явлений. [c.85]

Кинетику процесса рекристаллизации можно описать с помощью величин п п с, характеризующих скорость зарождения центров и линейную скорость роста новых кристаллов. Обе эти величины очень сильно зависят от температуры. При определенной степени деформации тела зависимость скорости роста от температуры приближенно можно выразить формулой [c.211]

Известно также, что кристаллографический фактор определяет и стабилизирует форму частицы с этапа ее зарождения до определенного размера, при котором нарушается условие когерентности поверхности раздела фаз. Этот размер обычно мал и превышает размер критического зародыша не более чем на один порядок. Кроме того, кинетика поверхностных процессов стаби-лизи.рует форму частицы до тех пор, пока она не достигает размера, при котором происходит переход от роста, лимитируемого кинетическими явлениями, к росту, лимитируемому диффузией. Причем этот стабилизирующий механизм действует независимо от анизотропии удельной свободной поверхностной энергии. Таким образом, кинетические явления эффективно стабилизируют форму кристалла, пока они лимитируют скорость его роста. В приближении сферической формы кристалла и послойного механизма его роста можно определить порядок величины критического размера кристалла Rkp, соответствующего переходу к росту, лимитируемому диффузией, из следующего выражения [c.373]

Имея способ описания суммарной кинетики кристаллизации, мы переходим к рассмотрению возможных схем процессов кристаллизации в больших объемах. Сначала речь идет об объемной кристаллизации при температуре Г > Ук в расплаве, занимаю-щем полупространство ж 0. Если поверхность а = О расплава в момент = О охлаждена до температуры Гд < Г , то в нем возникает переохлаждение, меняющееся в зависимости от расстояния до поверхности в интервале значений ог Г — Т-ц до нуля. В области, где имеется переохлаждение, происходит рост сферических кристаллов (этап зарождения кристаллов исключается из [c.13]

Получение отдельных кристаллов или поликристаллических агрегатов из расплава — сложный процесс, состоящий из ряда этапов, скорость реализации которых определяет кинетику протекания фазового превращения в целом. Реальные кристаллические образования имеют множество различных дефектов, формирующихся в процессе превращения и, в свою очередь, влияющих на его кинетику. Это, а также ряд других обстоятельств (например, возникновение термических напряжений при кристаллизации) делает невозможным описание изучаемого процесса даже в изотермических условиях одним уравнением. Для упрощения задачи обычно различают этапы зарождения и роста центров новой стабильной фазы в объеме исходной фазы, метастабильной в данных условиях [1]. В гл. I было дано краткое рассмотрение вывода основного кинетического уравнения теории фазовых превращений в изотермических условиях. Исходным соотношением теории служило уравнение (I 3.23) [c.171]

Кристаллизация жидкостей и плавление кристаллов. Надо еще раз подчеркнуть, что теории равновесных процессов в применении к кристаллизации и конденсации не занимаются выяснением кинетики и механизма превращений. Этим объясняется пренебрежение на данном уровне такими понятиями, как зарождение и рост, и, напротив, широкое употребление понятия коллективного процесса, т. е. такого статистического процесса, при котором частицы уже нельзя считать невзаимодействующими или слабо взаимодействующими, а взаимодействие рассматривать как небольшое возмущение. При таком процессе взаимодействие частиц играет главную роль и должно учитываться с самого начала, как в модели Изинга. Примерами коллективных процессов могут служить кристаллизация и плавление [31]. При фазовом превращении весь ансамбль рассматривается как коллектив , а превращение в свою очередь считается гомогенным. (Конечно, при зарождении и росте только малая доля всех молекул — те из них, которые находятся на поверхности — в данный момент времени участвует в кинетических процессах.) [c.376]

Практически во всех видах твердых тел и металлах [572—578], и стеклах [167—168, 620], и полимерах [43, 180, 504, 570, 571, 581—609], и кристаллах [614, 615], и композиционных материалах [616—619] и т. д. Но можно, пожалуй, выделить одну общую черту в проводившемся ранее изучении микротрещин в подавляющем большинстве случаев изучение фактически сводилось только лишь к регистрации микротрещин как таковых. Это, бесспорно, важный момент, но по существу это еще даже и не изучение трещин, а лишь необходимый шаг в подходе к изучению. Такая ситуация позволяет нам не обсуждать большинство работ по микротрещинам, отсылая читателя к соответствующим литературным источникам, а сосредоточить внимание на тех немногих работах, где велось изучение закономерностей зарождения и развития микротрещин, т. е. работ, где изучалась кинетика накопления и роста микроскопических трещин. [c.321]

Из совокупности этих фактов следует вывод, что процессы зарождения кристаллов новой фазы и их рост пространственно, а часто и по времени, отделены от реакционной поверхности и не оказывают влияния на кинетику топохимических реакций. Следует подчеркнуть, что кристаллическая структура исходного вещества оказывает значительное влияние на кинетику разложения и может резко изменить его скорость. Кристаллический тригидрат меди реагирует в сто раз медленнее аморфного, а тетрагональная модификация глета окисляется в сурик в шесть-семь раз быстрее, чем ромбическая. [c.527]

Рекристаллизация твердых тел как с изменением химического состава кристаллов, так и с сохранением его заключается в образовании одних зерен тела за счет других и протекает особенно интенсивно в пластически деформированных телах (например, катализаторы, получаемые смешением Компонентов с введением связующих добавок). Внешне рекристаллизация проявляется в изменении размеров и количества кристаллов. Движущей силой этого процесса считают уменьшение термодинамического потенциала катализатора в результате снижения суммарной поверхности границ кежду зернами или снятие искажений и напряжений в кристаллической решетке [5, 6]. Кинетика рекристаллизации характеризуется скоростью зарождения центров и линейной скоростью роста новых кристаллов. Значения этих величин зависят в первую очередь от чистоты твердого тела, степени его деформации и размера зерен [7—14]. Установлено, что чистые вещества рекристаллизуются особенно интейсивно. Малые количества примесей (иногда < 0,01 %) могут уменьшать скорость рекристаллизации на несколько порядков [5, 7—10]. Влияние температуры на скорость зарождения и роста кристаллов при определенной степени деформации катализатора приближенно выражается уравнением Аррениуса. [c.59]

Обобщая приведенные выше результаты, можно заключить, что этап зарождения алмазной фазы завершается образованием микрокристалла, октаэдрическую форму которого определяет и стабилизирует кристаллографический фактор в течение всего периода его роста до размера, при котором нарушается когерентность поверхности раздела фаз. Причем на данном этапе скорость роста алмаза лимитируется кинетикой поверхностных процессов, что продолжает обеспечивать образовавшуюся гранную форму кристалла вплоть до его размера порядка м, когда происходит смена механизма, лимитирующего скорость роста алмаза. В условиях диффузионного механизма переноса вещества в растворе и относительно низкой скорости роста кристаллов дестабилизирующими их исходную гранную форму роста факторами могут быть анизотропия адсорбции примесей и других структурных дефектов различными гранями, а также химизм и симметрия питающей среды. Наблюдаемое экспериментально резкое падение величины коэффициента а при увеличении размера кристаллов от минимального до 10 м и является следст- [c.373]

К основным параметрам кинетики кристаллизации из расплава Относятся степень переохлаждения, скорости зародышеобразования и роста кристаллов. Кинетические характеристики кристаллизации фторслюды из расплава определяются совокупностью конкретных условий, включающих ликвационные явления во фторсиликатном расплаве, температурные условия, гетерогенный характер зарождения кристаллов, массовую кристаллизацию, кри-сталлохимнческие факторы (изоморфизм, анизотропия структурных сил связи и т. д.). [c.35]

Характер распределения микрокомпонента в осадке макрокомпонента при осаждении последнего из раствора, содержащего микрокомпонент, зависит от кинетики образования осадка макро-компонеита и захвата им микрокомпонента при зарождении центров кристаллизации в процессе роста кристаллов и их перекристаллизации. При отсутствии достаточно быстрой диффузии микрокомпонента внутрь кристалла термодинамически равновесное распределение является лишь предельным случаем более общего неравновесного состояния. Как было установлено Хлопиным с сотр., термодинамически равновесное состояние достигается только при определенных условиях образования осадка при образовании кристаллов макрокомпонента из пересыщенных растворов, содержащих микрокомпонент при энергичном перемешивании раствора, т. е. в условиях многократной перекристаллизации осадка при многократной перекристаллизации осадка макрокомпонента в его насыщенном растворе, содержащем микрокомпонент, или смешанных кристаллов макро- и микрокомпонентов в насыщенном растворе макрокомнонента. [c.58]

В наше время трудно назвать вце один такой класс веществ, как полимеры, в котором кинетические факторы играли бы столь же важную роль. Это в полной мере относится и к процессу образования кристаллической структуры в полимерах. Исследования кинетики зарождения и роста кристаллов в полимерах стали развиваться особенно интенсивно в конце 50-х - начале 60-х годов, после того как было установлено, что характерная особенность кристаллизации полимеров состоит в образовании кристаллитов, содержащих сложенные макромолекулы, и что рост таких кристаллитов определяется именно кинетическими факторами. Прогресс в установлении закономерностей и выяснении молекулярных механизмов кристаллизации полимеров к настоящему времени очевиден и несомненен.- Второй том монографии Б. Вундерлиха "Физика макромолекул является попыткой систематического рассмотрения и обобщения огромного, накопленного главным образом за последние 15 лет,экспериментального и теоретического материала, относящегося к кристаллизации полимеров. Это издание — логическое продолжение первого тома, в котором дано описание структуры, морфологии и дефектов в полимерных кристаллах. [c.5]

На сегодня, как уже упоминалось выше, в известной степени разработана теория зарождения новой фазы. Имеются различные представления о механизме роста кристаллов. И очень мало известно о переходе от зарождения к росту кристаллов. Нет математических зависимостей, охватывающих кинетику кристаллизацш в целом. Образно говоря, мы располагаем сведениями по рождению кристаллов, представляем, как они растут в школьном и юношеском возрасте , видим их взрослыми , но имеем очень мало сведений о ясельном и дошкольном периоде их развития. Заполнение этого пробела является одной из проблем для изучения. [c.13]

Модель периодического процесса кристаллизации полидисперсной смеси. Предположим, что кристаллы, загружаемые в аппарат, различаются по своим размерам (объемам V) через рубашку аппарата пропускают хладагент процесс теплопередачи протекает сушественно быстрее массопередачи, поэтому можно принять, что температура кристаллов и раствора одинакова в ходе процесса наблюдается только рост кристаллов (не происходит зарождения новых кристаллов, агломерации или дробления кристаллов) кинетика роста кристаллов описывается уравнением (2.53). Модель процесса, полученная на основе указанных донушений, дана в работе [40]. [c.93]

Рассмотрены возмол<ности кристаллизации цеолитов по различным механизмам. Приводятся данные, показывающие, что зарождение и рост кристаллов цеолитов происходят через рекомбинацию алюмокремнекислородных тетраэдров, составляющих глобулы гидрогеля, без перехода их в раствор. Изучена кинетика кристаллизации цеолита порошкообразного и в виде кристаллических сростков. Показано, что изменение весовой доли цеолита в твердой фазе реакционной смеси описывается топокинетическим уравнением IV=1—ехр kt ). Библ. — 14 назв., рис. — 2, табл. — 1. [c.261]

Е. д. Щукин, Е. А. Амелина, П. А. Ребиндер. О срастании кристаллов при образовании дисперсных кристаллизационных структур А. В. Степанов. Выращивание монокристаллов определенной формы М. Г. Милъвидский, В. Б. Освенский. Получение совершенных монокристаллов Я. Е. Гегузин. Механизмы и кинетика преобразования формы включений в кристаллах Д. Е. Овсиенко. Зарождение центров кристаллизации в переохлажденных жидких металлах В. Н. Шредник. Рост кристаллов и автоэмиссионная микроскопия [c.61]

К настоящему времени сложились достаточно последовательные представления относительно того, как в результате зарождения, роста и взаимодействия кристаллов происходит образование реальной гетерофазной структуры при фазовых превращениях в твердом состоянии. Эти представления, с одной стороны, позволяют дать количественное описание структуры и термодинамики результирующего многофазного состояния, с другой — содержат качественное объяснение особенностей эволюции твердого тела в процессе фазового перехода. В предлагаемой статье излагаются основные физические идеи, лежащие в основе современного теоретического подхода к анализу термодинамики и кинетики структурных превращений. При этом подчеркиваются те новые эффекты, которые специфичны именно для превращений в твердых телах и не наблюдаются при кристаллизации из паровой или Ж1ЗДК0Й фаз. Основное внимание при анализе кинетики превращений будет уделено оценке барьеров для зарождения и роста кристаллов в твердой фазе. Процессы массо- и теплопереноса, как правило, рассматриваться не будут, поскольку их влияние на протекание превращений в твердых телах принци- [c.345]

Обзор, посвшценный приложениям методики автоэмиссионной микроскопии (электронных и ионных проекторов) к проблемам роста кристаллов, главньш образом к начальным стадиям роста, в том числе роста двумерных кристаллов. Кратко изложены основы техники эксперимента и интерпретации электронно- и ионно-оптических изображений в опытах с проекторами. Подробно обсуждены, следующие направления исследований рост и зарождение трехмерных кристаллов при конденсации из атомного пучка иа тугоплавком металле рост и растворение двумерных кристаллов одного переходного металла на другом, кинетика этих процессов и область равновесия между ними двумерные скопления, возникающие при конденсации на относительно холодной подложке двумерные и одномерные ассоциации, изучаемые в атомном масштабе (ионный проектор) кристаллические наросты как следствие одномерных перемещений — во всех этих случаях наряду с изложением фактов анализируется их достоверность с методической точки зрения. Кратко изложены применения проекторов к многослойньш кристаллическим образованиям нитевидным кристаллам, эпитаксиальньм наростам, электролитическим осадкам. [c.402]

Дан критический анализ современных теоретических представлений о зарождении и росте кристаллов в твердой фазе. В противоположность классической теории зарождения и роста, основанной па рассмотрении индивидуальных переходов атомов между фазами, развивается полево " подход к описанию эволюции двухфазной системы матрица исходной фазы—кристалл новой фазы. Межфазная граница при этом трактуется как переходная область, эффективная ширина и энергия которой определяют кинетику зарождения и роста. Обсуждается влияние упругого взаимодействия фаз на кинетику превращения и результирующие структурные состояния. Показано, что упругое взаимодействие между контактирующими фазами обусловливает возникновение внутренней доменной структуры кристаллов, образующихся в твердой фазе, и группирование кристаллов в упорядоченные ансамбли. Рассматривается влияние пластической релаксации на кинетику зарождения и роста при фазовых превращениях в твердом состоянии. [c.406]

Кинетика кристаллизации представляет собой сумму роцессов, в которую входят зарождение кристаллов, X рост, перекристаллизация, агрегация и диспергирона-ие. Выше уже упом1шались проблемы, связанные с изу- [c.9]

Их отсутствие значительно тормозит развитие исследований в области изучения кинетики кристаллизации. Именно этим, наверное, объясняется незначительное число теоретических исследований по кристаллизации из растворов сложного состава. Одной из основных проблем, связанных с изучением кинетики кристаллизации, является исследование этого процесса применительно к многокомпонентным системам. При кристаллизации из многокомпонентных растворов большой интерес представляют взаимодействие параллельно кристаллизуюпщхся веществ между собой, взаимное влияние на скорость зарождения и скорость роста, взаимодействие, связанное с образованием твердых растворов различного рода, явления адсорбции одного вещества на поверхности растущих кристаллов другого и т. д. Исследования, направленные на изучение характера указанных взаимодействий, безусловно дадут богатейший материал как для развития теории кристаллизации, так и в практическом плане. Особо следует отметить необходимость широкого изучения кристаллизации из неводных растворов, что пока еще делается явно недостаточно. [c.11]

Весьма важными для понимания роли структурообразования в кинетике полимеризации являются исследования полимеризации в предпе-реходном состоянии. При добавлении растворителя к кристаллическим мономерам жидкие кристаллы можно получить при более низкой температуре. чем термотропные кристаллы. Это позволяет варьировать взаимную ориентацию молекул мономера в широких пределах и реализовать цредпереходное состояние. В предпереходный период, когда система изотропна, создаются благоприятные кинетические условия и скорость роста цепи возрастает, что обусловлено гетерофазными флуктуациями. Последние реализуются в переходном состоянии в результате растворения жидкокристаллических структур при добавлении растворителя. Гетерофазные флуктуации выполняют роль зародышей жидких кристаллов. В жидком кристалле гетерофазные флуктуации возникают в виде микрокапель изотропной жидкости. На примере указанных выше мономеров было установлено, что по обе стороны фазового перехода возможно зарождение структурных элементов, ответственных за изменение кинетических условий образования полимера. При жидкофазной полимеризации такие условия не создаются. В образовании гетеро-фазных флуктуаций участвуют те же молекулярные единицы, что и при образовании жидкого кристалла. Кинетические эффекты, обусловленные спецификой структурообразования, проявляются лишь в том случае, когда сам мономер является компонентом, активно участвующим в образовании жидкокристаллических зародышей, либо взаимодействует с молекулами, принимающими участие в их образовании. Если мономер не образует жидких кристаллов или димерных комплексов с добавками, способными к образованию таких зародышей, то зародыши новой фазы еще не обусловливают возникновение кинетических эффектов. [c.53]