Зародышеобразование металлов

III. 11. Зародышеобразование металлов. Влияние размера капли. [c.86]

ТАБ. ШЦА Ш.1. ГОМОГЕННОЕ ЗАРОДЫШЕОБРАЗОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ [c.91]

Рассмотрим теперь адсорбционное (в отсутствие коррозии или растворения) влияние среды и ПАВ на механические свойства компактного материала — моно- или поликристаллического либо аморфного твердого тела. Это явление было открыто П. А. Ребиндером на кристаллах кальцита (1928 г.) и получило название эффекта Ребиндера. Очень характерно его проявление на ряде пластичных металлов. Так, будучи весьма пластичными по своей природе, монокристаллы цинка под действием микронной ртутной пленки или же массивные цинковые пластины при нанесении капли жидкого галлия или ртути хрупко ломаются уже при очень малых нагрузках (рис. 6). По Ребиндеру, общее термодинамическое объяснение таких явлений состоит в резком понижении поверхностной энергии о и тем самым работы разрушения вследствие адсорбции из окружающей среды (или контакта с родственной жидкой фазой). Одной из наиболее универсальных и вместе с тем простых моделей, связывающих прочность материала Рс с величиной ст, служит схема Гриффитса, являющаяся по сути приложением теории зародышеобразования к решению вопроса об устойчивости трещины и устанавливающая пропорциональность Рс ст . [c.312]

Одна из актуальных и пока не решенных проблем электрокристаллизации - зародышеобразование на начальных стадиях осаждения металлов. Решение этой задачи лежит в основе управления внутренней и поверхностной структурой электролитических покрытий. [c.24]

Сопоставление известных экспериментальных данных по условиям зародышеобразования при кипении различных жидкостей (вода, низкокипящие жидкости и жидкие металлы) дает удовлетворительное согласование с решениями (5) и (9) [8]. [c.109]

При обсуждении равновесия полиморфных модификаций в растворах часто предполагается, что термодинамические потенциалы атомов (молекул) в растворе и кристалле примерно равны. В общем случае это не так, поскольку игнорируется роль процесса зародышеобразования и соответственно вклад поверхностной межфазной энергии, а также ряда других факторов, которые будут ниже рассмотрены на примере системы графит — раствор углерода в расплаве металла — алмаз. Как правило, особенности перекристаллизации графита в алмаз рассматриваются приближенно, исходя из равенства химических потенциалов графита (или другого углеродсодержащего материала) и алмаза, хотя фазовый переход графит—алмаз как таковой в данном случае отсутствует. При таком подходе не учитывается (как уже выше отмечалось) тот факт, что функция р, (р, Т) в области метастабильности, т. е. области, в которой система неустойчива по отношению к образованию в ней другой фазы, не определена и ее нельзя рассматривать просто как аналитическое продолжение функции из области стабильности системы. Последовательный учет процесса зароды- [c.311]

По-видимому, существенную роль начинают играть такие факторы, как строение и структура расплава. С учетом того, что особенности зародышеобразования в системе графит — расплав металла были рассмотрены выше, в настоящем разделе основное внимание будет уделено зависимости химического потенциала от других факторов относительных растворимостей, химической активности, структуры и строения расплава. [c.312]

Кристаллизация алмаза в системе углерод-металл — сложный физико-химический процесс, требующий детального рассмотрения влияния многочисленных факторов как на этапе зародышеобразования, так и при дальнейшем росте спонтанно образованных кристаллов. [c.336]

Рассмотрим вопрос о конкретном физическом смысле линии равновесия графит — алмаз (расчеты Лейпунского и других авто-зов) применительно к системе графит — расплав металла — алмаз. <ак уже отмечалось, использование подобных расчетов без учета деформационных полей в случае твердотельного (т. е. прямого) фазового перехода физически не оправдано, поскольку без учета деформационной энергии и процесса зародышеобразования получаются неверные значения р-Г-параметров области равновесия. Иначе обстоит дело при перекристаллизации графита (или другой углесодержащей фазы) в алмаз в растворе. [c.351]

Кроме того, величина Д(А а влияет также и на скорости процесса зародышеобразования и кристаллизации. Например, в ряде работ отмечается, что степень активности компонентов раствора проявляется в их способности смачивать сосуществующие фазы. Так, н-а основании экспериментальных данных по влиянию металлов, слабо взаимодействующих с углеродом (5Ь, 5п, Ое, Си и др.), получена зависимость межфазной энергии на границе алмаз — расплав от концентрации металла, слабовзаимодействующего с углеродом. То, что в расплавах можно получать как нормальные формы габитуса алмаза, так и игольчатые и пластинчатые, 316 [c.316]

Известно, что при взаимодействии расплавов металлов IV— УИ1 групп с графитом происходит как его растворение, так и внедрение атомов металла в решетку графита. Роль последнего фактора особенно велика при гетерогенном зародышеобразовании [c.354]

Некоторые оксидные катализаторы зародышеобразования действуют подобно металлам, выпадая в виде мельчайших кристаллов, которые являются центрами зародышеобразования основной кристаллической фазы. Однако чаще всего оксидные катализаторы сначала способствуют разделению стекла на две несмешивающиеся фазы, одна из которых переходит в тонкодисперсную форму, причем подобное ликвационное разделение фаз может происходить либо при охлаждении из расплавленного состояния, либо уже при повторном нагревании стекла. [c.357]

Миграция атомов металла по поверхности носителя. Экспериментальные данные по зародышеобразованию и росту пленок показывают, что атомы металла на поверхности носителя подвижны. Если рассматривать движение атомов в двумерном газе, то скорость этого движения равна [c.78]

Одним из важных случаев, к которому применялась теория, изложенная в предыдущем разделе, является зародышеобразование металлов. Если расплавленный металл разделен на очень мелкие капли, затвердевание происходит при гораздо более низких температурах, чем затвердевание объемной жидкости. Например, медь и золото в объемной фазе затвердевают при А7 с<5°С, а в виде очень мелких капель —при АТ > 200° С (здесь АГ — переохлаждение, необходимое для того, чтобы вызвать затвердеванпе). [c.86]

В случае олова изменение объема капли в 10 раз вызывает изменение АТ на 80° [Hollomon, Turnbull, 1953]. Обычно этому явлению дают следующее объяснение. Зародышеобразование металлов и других расплавов в объемной фазе происходит обычно на посторонних твердых частицах, присутствующих в расплаве (например, частички окислов металлов, шлака или пыли). Такое гетерогенное зародышеобразование происходит гораздо легче, чем гомогенное зародышеобразование в отсутствии твердых частиц. Благо- [c.86]

Процесс синтеза искусственных алмазов представляют в основном в виде двух стадий зародышеобразования и роста кристалла алмазаВ действительности непосредственно алмазообразованию предшествует твердофазное взаимодействие с катализатором и его науглероживание ниже плавления эвтектики металл -углерод плавление науглероженного катализатора и взаимодействие с расплавом в условиях изменяющейся концентрации углерода, параллельно с процессом алмазообразования протекает процесс жидкофазной графитации. [c.112]

В самом деле, для конденсированных адсорбционных слоев характерно упорядоченное расположение образующих их органических молекул, а потому процесс двумерной конденсации в какой-то степени аналогичен росту кристаллических структур. Здесь также необходимо образование зародышей новой двумерной фазы при благоприятной ориентации соседних молекул адсорбата. Поэтому в процессе перестройки адсорбционного слоя возникает своеобразный индукционный период , резко замедляющий кинетику суммарного адсорбционного процесса. По аналогии с кинетикой зародышеобразования в процессе электрокристаллизацин металлов, зависимость от времени той доли поверхности, которая покрыта конденсированной пленкой (0к.п), можно описать уравнением [c.82]

Кинетику зародышеобразования при элекгроосаждении ртути и серебра на сильно легированные бором электроды изучали в работе [209]. В зависимости от условий, могут реализоваться два механизма осаждения (а) спонтанное или (б) прогрессирующее зародышеобразование. Выбор между ними можно сделать, анализируя, на основе кинетической теории элекгроосаждения металлов, экспериментальные зави- [c.64]

Окисление металлов в газовых средах (газовая коррозия) относится к наиболее распространеннрму в практике виду химической коррозии. Газовая коррозия сплавов представляет сложный и многостадийный кристаллохимический процесс, который изучен еще недостаточно. Круг вопросов, характеризующих этот процесс, настолько широк и многообразен, что вся проблема окисления пока делится на составные части адсорбция, зародышеобразование, образование тонких окисных пленок, рост толстых окисных слоев (окалины), адгезия, диффузионная проницаемость окислов, пластичность окалины и т.д. [c.9]

Для обеспечения прочности сцепления очбнь важен начальный период электроосаждения, который включает стадии, протекающие на катоде перед выделением металла, а также стадий зародышеобразования и формирования сплошной пленки ооа кдаемого металла. Чем больше сплошность покрытий, тем больше величина сцепления их с осковой. Катодный [c.156]

В случае использования расплавов металлов термодинамической предпосылкой перекристаллизации графита в алмаз является превышение химического потенциала углерода в системе расплав металла — графит химического потенциала. Это обеспечивает графиту большую, чем алмазу, растворимость. Так и создается пересыщение раствора в фазе алмаза. Ранее проведенные исследования (см. гл. 17) процессов алмазообразования в расплаве N1—Мп с добавками таких металлов, как Си, 5Ь, 5п, Ое, показали, что экспоненциальный рост критического давления, т. е. давления, при котором наблюдается зародышеобразование, начиная с некоторых концентраций этих добавок, невозможно объяснить только изменением растворимостей обеих фаз или возрастанием поверхностной межфазной энергии. Аналогично обстоит дело при понижении р-Т-параметров расплавов ниже определенной границы. [c.312]

Растворимые примеси. Обычно повышение растворимости основного вещества при введении растворимых примесей способствует росту устойчивости растворов. Понижение растворимости приводит к обратному действию. Для заметного изменения вероятности зародышеобразования описанным путем требуется значительное количество примеси. Известно, однако, много случаев, когда очень небольш е добавки примесей, практически не влияющие на растворимость, существенно меняют скорость зародышеобразования. Так, ионы тяжелых металлов резко снижают скорость зарождения в растворах КН2РО4. Ионы РЬ , желтая кровяная соль, органические поверхностно-активные вещества препятствуют спонтанной кристаллизации растворов КС1. Видимо, примеси адсорбируются на кристаллических зародышах и препятствуют их дальнейшему росту. [c.25]

Вопросы эпитаксии также имеют непосредственное отношение к затронутой проблеме. Эпитаксия — ориентированное нарастание слоев — известна давно. В частности, этим вопросом еще в XIX веке занимался Франкенгейм. Обширная библиография по эпитаксии приведена в работах [40, 346—348]. Свойства эпитаксиальных слоев различных материалов, главным образом полупроводников, интенсивно исследуются. Обнаружена зависимость от типа подложки не только структуры, но и прочностных, электрических и магнитных характеристик вакуумных конденсатов различных полупроводниковых материалов [346—348]. Впервые эпитаксиальный рост полимерных кристаллов на поверхности твердого тела описан в работах [349, 350], затем этот эффект был подробно изучен [245—249, 340, 351—359]. В частности, было обнаружено, что аминокислоты и олигопептиды образуют ориентированные наросты на минералах [345]. Свежеобразованные сколы галогенидов металлов (Na l, K I, KI, LiF), а также кварц оказывают ориентирующее влияние на расположение кристаллов полиметиленоксида, полипропиленоксида, полиэтилена, полиэти-лентерефталата, полиакрилонитрила, полиуретана, полиамидов. Эпитаксиальные явления в подобных системах могут быть следствием [354] ориентирующего влияния ионов подложки, расположенных в определенной последовательности. Кроме того, дислокации, образующиеся при расщеплении галогенидов металлов, также могут оказывать влияние на зародышеобразование, так как они имеют определенную ориентацию и сообщают поверхности повышенную энергию. В работе [359] указывается на эффект своеобразного фракционирования полимеров, заключающийся в том, что при определенных условиях склонность к эпитаксиальной кристаллизации обнаруживают самые большие макромолекулы [359]. [c.140]

Эффект зародышеобразования подложек был изучен на примере поли-8-капролактама (капролона) [397]. Хорошо выраженный модифицированный слой обнаружен в полихлоронрепе на границе с металлом [398]. Толщина ориентированного слоя достигает в данном случае 70 мкм. Износостойкость поверхности образцов полипропилена, полученного прессованием на политетрафторэтилене, оказа.тась в 2 раза выше, чем образцов, полученных на фольге. Было установлено также [386], что пленки полипропилена, имеющего модифицированный слой, обладают пониженным коэффициентом диффузии. Модифицированная поверхность капролона при использовании в качестве подложек политетрафторэтилена, стекла, алюминия является причиной повышенной стойкости к истиранию [397]. В ряде случаев влияние модифицированного слоя оказывается настолько значительным, что можно обнаружить даже различие в прочности пленок полимеров, полученных на различных подложках [397, 317]. Например [317], предел прочности при растяжении пленки полипропилена, отпрессованной между двумя стальными пластинами при скорости охлаждения 5,5 °С/мин, составляет 222 кгс/см , а при прессовании между двумя пластинами фторопласта-4 эта величина составляет 147 кгс/см . Кристаллизация полиэтилена на субстрате с высокой поверхностной энергией (золоте) сопровождается появлением большого числа центров кристаллизации, отчего в пленке возникает множество мелких сферолитов. Суб страт с низкой поверхностной энергией (политетрафторэтилен) такого влияния не оказывает, и в пленке возникают крупные сферолиты [383, 384], Типичный пример возникновения модифицированного транскристаллического слоя полимера на границе с подложкой приведен на рис. И1.35, а (см. вклейку). [c.143]

Энергия взаимодействия металлов с углеродными носителями, вероятно, выше, чем с окисными носителями. Так, по данным измерения температурного коэффициента зародышеобразования кристаллитов серебра на графите, эта энергия составляет около 92 кДж/моль [70], что соответствует химическому взаимодействию. Бетцольд [5, 40] исследовал методом молекулярных орбиталей системы серебро и палладий на графите и нашел, что энергия взаимодействия значительна более того, она максимальна в расчете на один атом для одиночного атома металла и уменьшается с увеличением размера агрегата. Согласно результатам этих исследований, из-за сильного взаимодействия с углеродом двумерные агрегаты из шести атомов палладия, находящиеся на новерхности углеродного носителя, не должны иметь с -зонной структуры. [c.282]

Влияние существующих поверхностей раздела на кристаллизацию может быть обусловлено не только их геометрией и химической структурой. Турнбул [172] показал при исследовании зародышеобразования в металлах, что в порах гетерогенных поверхностей закристаллизовач-ное вещество может сохраняться при температуре выше его температуры плавления. [c.60]

В гадлии и подобных металлах при использовании в качестве ге-терш енных зародышеобразователей древесного угля и порошкообразного кварца ускоренное зародышеобразование наблюдали при А до 100°С (область а-Ь). [c.60]

Тетрафторэтилен = -142,5°С, = -76,3°С) имеет предельную температуру полимеризации 560°С. Эта температура достаточно выше температуры плавления политетрафторэтилена (327°С), чтобы кристаллизация протекала только одновременно с полимеризацией при высоких степенях пересыщения или низком давлении паров. При разложении полимера небольшое количество мономера осаждается на холодных стенках и полимеризуется с образованием фибриллярных макромолекулярных кристаллов (разд. 3.8.1, рис. 3.131). Реакция полимеризации протекает по радикальному механизму, это приводит к малому выходу полимера вследствие низкой скорости реакпци инициирования и последующих затруднений, вызванных процессами зародышеобразования и роста. Более толстые пленки были получены Той-ем [373] на поверхности металлов, активированной фтором, однако далее они не были проанализированы (температура 100°С, давление мономера 4 атм, время осаждения 1 — 1 8 ч). Изменения в морфологю образующихся кристаллов бьивд обнаружены при изменении температуры паров и подложки [275]. Дальнейшее обсуждение этого вопроса возможно только после дополнительных исследований. [c.354]

Влияние подложки на кристаллизацию. Тщательные исследования Шонхорна и Эйби для ряда полимеров показали, что на подложках, хорошо смачиваемых полимером, происходит активное зародышеобразование это приводит к росту кристаллических образований, ориентированных по нормали к подложке. Такую ориентированную кристаллизацию на подложках наблюдали для многих систем Каргин и Со-голова с сотр. Для эластомеров ориентированная кристаллизация, вызванная активным зародышеобра-зованием на границе с подложкой, наблюдалась при кристаллизации полихлоропрена (и клеевой пленки на его основе) на поверхности металлов (алюминия и меди) , а также на частицах активного наполнителя . Поверхности, не смачиваемые полимером, могут, наоборот, препятствовать кристаллизации . С другой стороны, увеличение поверхностной энергии подложки, увеличивая скорость зародышеобразования, приводит к подавлению роста кристаллов . [c.51]

Системы с однородными по размеру частицами (монодисперсные системы) получают, регулируя степень пересыщения в процессе образования. В начальный период она должна слегка превышать значение, соответствующее зародышеобразованию, затем ее необходимо уменьшить (чтобы предотвратить образование новых зародышей). Таким способом удается получать монодисперсные золи золота и серы. В последние годы все большее распространение получает раз а-ботанный Е. Матиевлчем высокотемпературный (80 - 180°С) метод получения монодисперсных систем из сферических микрочастиц гидроксидов металлов (типа хрома, алюминия, титана и т.д.) очень медленным гидролизом их солей в кислой среде. [c.204]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология