Przykładowe zagadnienia

1. Jakie czynniki decydują o mikrostrukturze modelowego polikryształu jednofazowego?

Budowę polikryształów złożonych z ziarn różnych faz określają warunki równowagi w miejscach styku granic międzyziarnowych. W rzeczywistości w polikryształach jednofazowych ziarna mają różne wymiary. Zachowanie warunków równowagi napięć powierzchniowych powoduje, że ściany ziaren mają krzywizny - wypukłe lub wklęsłe. W przypadku silnego zróżnicowania wartości energii powierzchniowej na poszczególnych płaszczyznach krystalograficznych, w polikrysztale mogą powstawać ziarna o dominacji ścian o najniższych energiach zorientowanych tak aby wystąpiła największa koincydencja sieci.

2. Jak wygląda modelowa mikrostruktura polikryształu jednofazowego w przekroju dwuwymiarowym?

W rzeczywistości w polikryształach jednofazowych ziarna mają różne wymiary. Zachowanie warunków równowagi napię powierzchniowych powoduje, że ściany ziaren mają krzywizny - wypukłe lub wklęsłe.

3. Warunki równowagi dla układu trzech granic międzyziarnowych stykających się w jednym punkcie w modelu dwuwymiarowym.

W warunkach równowagi ∑γi = 0 stąd dla trzech ścian :

γ₁ = γ₂ cos(α/2)+ γ₃ cos(α/2)

jeżeli γ₁ = γ₂ = γ₃ =γ to γ = 2γ cos(α /2) stąd cos α /2 = 1/2

to α = 120^o czyli α =β = θ = 120^o

4. Jakie czynniki decydują o rozmieszczeniu ciekłej fazy szklistej w polikrysztale?

O rozmieszczeniu ciekłej fazy szklistej w polikrysztale decydują:

a) stopień zwilżania ciała stałego przez fazę szklistą (w warunkach powstawania polikryształu)

b) udział objętościowy fazy szklistej

c) Równowaga granic w obecności fazy szklistej (stopionej) . Równowaga określona jest zależnością:

γ_ss = 2γ_sc cos(θ/2) czyli cos(θ/2) =(1/2)γ_ss/γ_sc

Pełne zwilżanie - θ = 0^o gdy γ_ss /γ_sc ≥ 2

Brak zwilżalności - θ = 180^o gdy γ_ss << γ_sc

5. W jaki sposób doprowadza się do krystalizacji szkła?

Do szkła wprowadza się zarodki heterogeniczne powodujące powstawanie centrów krystalizacji :

a) cząstki metali (Ag, Au, Pt, Pd) lub fluorki (0.01 - 0.15 %)

b) zarodki drugiej fazy szklistej powstałe wskutek likwacji

Szkło krystalizuje, gdy wytworzą się dogodne dla krystalizacji warunki: temperatura, stężenie składników, czas do krystalizacji i inne. Szybkość krystalizacji szkła zwiększa się bardzo znacznie wskutek ogrzania i zależnie od gatunku szkła może zachodzić dość szybko w podwyższonych temperaturach (1200 - 1400 K dla większości gatunków szkła). Szkła ulegając krystalizacji mętnieje i staje się bardziej kruche.