IMG6 127 (2)

126 6. Krystalizacja i fazy ciekłej

ratura T, powinna być taka, aby w punkcie A powierzchni rozdziału ₈m, I osadzania się atomów z cieczy na krysztale była równa makroskopowej szyjA krystalizacji.

Pizedstawionym warunkom temperaturowym krystalizacji mogą odpowj.. i różne ksztahy powierzchni rozdziału faz. Jeżeli jedna z możliwych form powiej rozdziału reaguje na zmiany termodynamiczne warunków krystalizacji szybciej ' pozostałych, to bardzo prędko staje się formą decydującą o strukturze krystalizuj. fazy stałej.

W konkretnych warunkach krystalizacji forma powierzchni rozdziału jest tn™. jeżeli spełnia równanie dla cieplnych i stężeniowych warunków granicznych na powierzchni i równocześnie zapewnia największą szybkość wzrostu kryształu, ^ powierzchnia A krystalizującej fazy stałej powinna przybrać taki kształt A_0l którym występujące elementy powierzchni mają maksymalną szybkość wzrostu c

(6.1|

'&) <0.

Z warunku (6.18) wynika, że szybkość wzrostu wystających elementów powierzchni kryształu zmniejsza się, gdy kształt powierzchni rozdziału faz odbiega od optymalne, go-

Dla cieczy izotermicznej o stałym składzie warunek (6.18) oznacza, że w rosną.! cym krysztale wypukłości jego powierzchni będą się tworzyć w takich warunkad i o takim kształcie, które zapewnią największą szybkość wnikania tych wypukłość w ciecz.

Dla cieczy nieizotermicznej o ustalonym gradiencie temperatury, zapewniający: stałą szybkość krystalizacji, wypukłości powierzchni rosnącego kryształu będą $jJ tworzyć jeszcze szybciej. Kształt powierzchni rozdziału faz ulega zmianie, jeżeł powoduje to wzrost temperatury powierzchni występów albo zmniejszenie cieph krystalizacji występów. Zwykle możliwe są obie ewentualności równocześnie.

Iwancow oraz Rutter i Chalmers wykazali, że występująca podczas krystalizacji stopów (przy C₀ > 0,5% at. i k₀ ^ 0,5) strefa przechlodzenia stężeniowego wpływam strukturę powierzchni rozdziału faz kryształ-ciecz. Pojawienie się tej strefy przechlodzenia sprawia, iż makroskopowo płaska powierzchnia rozdziału staje się nietrwali Przypadkowo występujące mikronierówności nie zanikają, lecz, jak to wynika! z przytoczonego rozumowania, rozwijają się dzięki powiększaniu się szybkości krystalizacji na występach, jak to przedstawiono poglądowo na rys. 6.15. W rezultacie ze wzrostem przechłodzenia stężeniowego kształt powierzchni rozdziału zmienia się od płaszczyzny (rys. 6.16a), przez nieregularną strukturę komórkową (rys. 6.16b)| do struktury o regularnych sześciobocznych komórkach (rys. 6.16c).

Strukturę komórkową (rys. 6.17) zaobserwował po raz pierwszy Śmiałowski, a Rutter i Chalmers wyjaśnili mechanizm jej powstawania zjawiskiem przechłodze- j nia stężeniowego. Dla danej szybkości krystalizacji wielkość komórek jest odwrotni: proporcjonalna do przechłodzenia, a przy stałym przechłodzeniu odwrotnie propen-1 cjonalna do szybkości krystalizacji. Głębokość bruzd ograniczających komórki|

6.16. Wpływ przechłodzenia stężeniowego na morfologię powierzchni rozdziału faz

Rys. 6.17. Struktura komórkowa Śmiałowskiego (stop Pb 0.0005% Ag)