Зародыши центров кристаллизации в стеклах

При понижении температуры плотность жидкостей растет, молекулы сближаются и возрастает энергия межмолекулярного взаимо- действия при вполне определенном значении температуры (температура кристаллизации или плавления) вещество переходит в твердое состояние, которое характеризуется упорядоченным расположением частиц в пространстве — кристаллическим строением. Для зарождения кристаллов необходимы некоторые условия переохлаждение жидкости ниже температуры плавления (доли градусов), появление субмикроскопических центров кристаллизации — зародышей выше критических размеров, которые, постепенно увеличиваясь, превращают жидкость в кристаллическую массу (центрами кристаллизации могут явиться и твердые частицы примесей). Кристаллизация протекает с выделением энергии, но менее значительным, чем при конденсации. Процессом кристаллизации можно управлять, и этим. пользуются в технологии, получая мелкокристаллические или крупнокристаллические структуры, а также выращивая монокристаллы. При очень большом переохлаждении жидкости с большой вязкостью (кремнезем, силикаты и алюмосиликаты) могут перейти в стекловидное состояние, в котором сохраняется неупорядоченная структура. Этим, например, пользуются при изготовлении стекол или ситаллов (частично закристаллизованное стекло) [c.94]

Скорость образования зародышей зависит как от переохлаждения, так и от абсолютной величины температуры. При снижении температуры скорость образования центров кристаллизации сначала растет, так как переохлаждение увеличивается и работа образования зародышей АС уменьшается, а затем падает вместе с уменьшением подвижности частиц в жидкой фазе пропорционально —Е/кТ (рис. 101). При малой подвижности образования зародышей не происходит, несмотря на большое переохлаждение, и вещество застывает в виде стекла. [c.352]

Образование кристаллических зародышей значительно облегчается, если растворы реагирующих веществ (или предметное стекло) содержат посторонние твердые частицы во взвешенном состоянии, которые могут стать центрами кристаллизации ( затравками ). Такими частицами могут быть пылинки, частицы веществ, изоморфных с появляющимся малорастворимым кристаллическим веществом или адсорбирующих на своей поверхности возникающие молекулы кристаллизующегося вещества. [c.12]

Близким к описанному можно считать механизм, связанный с частичным разрушением поверхности затравочного кристалла при взаимодействии с потоком [27, 35]. На выросших при значительных пересыщениях кристаллах образуются мельчайшие иглы и дендритные наросты. Поток раствора разрушает их, и возникающие в результате разрушения частички становятся новыми центрами кристаллизации. Правомерность такого механизма зародышеобразования доказывается, например, данными по кристаллизации сульфата магния [32]. Он образует две формы кристаллов правую и левую. При введении затравки одной из них образовывались новые кристаллы, в основном той формы, к которой относится затравка. Замена затравочного кристалла на выточенную из органического стекла модель не приводит к образованию зародышей. Во всяком случае, чтобы вызвать их появление в присутствии модели требуются значительно большие пересыщения или переохлаждения раствора. [c.57]

Если образование зародышей или центров кристаллизации определяется в основном структурными условиями и в какой-то степени соответствием между ячейками кристаллической решетки катализатора и возникающей в стекле кристаллической фазы, то в дальнейшем ходе процесса кристаллизации решающая роль принадлежит уже тем фазовым соотношениям системы, которые описываются ее диаграммой состояния и определяют характер протекающих в системе процессов. [c.6]

По точкам перегиба кривых были определены температуры максимального образования центров кристаллизации стекол, составляющие для стекла № 1 650° С, для стекла № 3 700° С. Для стекла № 2 в процессе первой стадии термообработки не было получено никаких изменений плотности. Вероятно, температура отжига этого стекла лежала вблизи температуры максимального образования зародышей кристаллизации, [c.169]

Прочность стекла и его устойчивость к перемене температур можно повысить и другим способом - за счет направленной кристаллизации (рис. 92). Такие стекла должны содержать центры образования зародышей-небольшие кристаллы, которые при определенных температурных условиях вызовут кристаллизацию основной массы стекла. Так возникают ситаллы, или стеклокерамика. Подобные материалы могут выдерживать внезапное повышение температуры на 1000 "С, так как при этом не происходит практически никакого изменения их объема. Изделия из них применяются в промышленности, в лабораториях и домашнем хозяйстве. [c.131]

Когда Ларк-Горовиц и Миллер получили аналогичные рентгенограммы для расплава и кристаллической фазы, предполагалось, что на рентгенограммах стекла максимумы, соответствующие максимумам на рентгенограммах кристалла, должны были бы быть шире их. Следовательно, эта гипотеза позволяет предположить, что в стеклах возникают зародыши центров кристаллизации преобладающего соединения, свободной кремне-жислоты или определенного силиката, [c.171]

Па скорость образования зародышей в большой степени клияет наличие в растворе посторонних частиц (пылинки II т.д.), которые играют роль центров кристаллизации. Скоросгь роста кристаллов зависит не только от температуры раствора или расплава, но и скорости ее понижения. При быстром понижении температуры системы образуется мелкокристаллический садок. Если быстро о.хлаждать жидкость, то стадию зародыше-образования можно проскочить , и в этом случае происходит шстекловывание вещества. Стекло по существу представляет собой очень вязкую жидкость. Многие органические вещестна способны образовывать стекла, из неорганических веществ к стеклообразованию склонны силикаты, бораты и фосфаты. [c.245]

По способу кристаллизации ситаллы делятся на два класса фоточувствительные ситаллы и ситаллы без фоточувстви-тельиых добавок. Фотоситаллы создаются на основе стекол, содержащих небольшие количества золота или серебра и церия. При облучении ультрафиолетовым светом в стекле возникают зародыши кристаллов, которые при соответствующей термической обработке могут вызвать обт емную кристаллизацию стекла. Ситаллы второго класса получаются без применения фоточувствительных добавок и без облучения. Центры кристаллизации у них создаются за счет ввода минерализаторов (фтор, двуокись титана, двуокись циркония и др.), выбираемых в зависимости от эксплуатационных требований к материалу и обеспечивающих требуемый ход кристаллизации стекла. При их термической обработке происходит объемная кристаллизация материала с образованием чрезвычайно мелкой и равномерной структуры. [c.226]

Равновесие растворение ликвация наблюдается как в расплавленных системах выше ликвидуса (стабильное равновесие), так и в стеклообразных подвижных системах ниже солидуса (метастабильное равновесие), см. главу IX, 6. Для образования центров ликвации при нуклеационном механизме процесса, как и для образования центров кристаллизации, требуется определенный период времени. Это четко показано Ольбергом и Хаммелем [14]. Из рис. 49 видно, что рост частиц второй выделяющейся фазы начинается лишь спустя 100 мин с момента начала температурной выдержки. Критический размер зародышей зависит от температуры и для исследованного стекла изменяется в пределах от 15,8 А (601°) до 25,2 А (640°). [c.124]

Когда выведены уравнения, определяющие образование зародышей кристаллизации и рост кристаллов, можно определить минимальные значения соответствующих энергий активации AG и АС", необходимых для образования стекла. Сначала мы должны выбрать значения скорости образования центров кристаллизации / и скорости роста кристаллов и, которые нельзя превышать при охлаждении ниже температуры плавления. Выбранные величины находятся в произвольных пределах они зависят от скорости охлаждения. Значения их тем больше, чем выше скорость охлаждения. Тернбал и Коэн [3] нашли следующие пределы для I и и если Т — температура (а АТ характеризует переохлаждение), при которой величина I равна 1 сек стек. ю будет образовываться при условии, что [c.45]

При охлаждении жидкости ниже температуры плавления кристаллизация происходит не как мгновенное превращение вещества из жидкости в твердое тело, а в результате роста кристаллов из определенного числа центров или зародышей, происходящего с конечной скоростью. Для многих веществ скорость роста кристаллов высока и число зародышей, возникающих в единице объема, велико эти вещества не образуют стекол. Стеклообразующие материалы не склонны к легкой кристаллизации при охлаждении. Стеклообразование может быть вызвано малой скоростью роста кристаллов, малой скоростью образования зародышей или и тем и другим. В кинетической теории стеклообразования детально рассматривается процесс образования зародышей кристаллизации и процесс их роста и устанавливаются предельные значения скоростей этих процессов, которые нельзя превышать, если необходимо, чтобы жидкость при охлаждении образовывала стекло. Основы настоящей теории были сформулированы Стевели [1, 2], а наиболее полно она представлена в серии статей Тернбала и Коэна [3—5], которые мы в основном и цитируем. [c.39]