IMG4 135 (2)

134 6. Krystalizacja i fazy ciekłej

6.3.5. Krystalizacja dendrytyczna

Warunki krystalizacji z fazy ciekłej, kondensacji par lub elektrolity,^ nakładania warstwy metalu sprzyjają tworzeniu charakterystycznej struktury faktycznej (rys. 6.23). Tendencja do krystalizacji dendrytycznej występuje przy dodap różnicy energii swobodnej (AG > 0) między fazą zasilającą wzrost a krysz^J

Rys. 6.23. Struktura dendrytyczna bizmutu

Podczas krystalizacji metali dendryty krystalizują tylko w przechiodzonycij obszarach cieczy, tzn. przy ujemnym i minimalnym gradiencie temperatury# powierzchni rozdziału faz (rys. 6.24a). Tymczasem podczas „klasycznej" krystalizuj gradient temperatury tuż za powierzchnią rozdziału jest dodatni (rys. 6.24b) j

Rys. 6.24. Wpływ gradientu temperatury cieczy na jej krystalizację: a) gradient ujemny, b) 8®

dodatni

talizacji dendrytycznej jest opracowana tylko częściowo w zakresie Rwanego dendrytu w ciekłym metalu. Próby wyjaśnienia wzrostu .,u ⁱ²° łożeniu stacjonarnych warunków krystalizacji (szybkość wzrostu, V"^PvLclini rozdziału, gradienty temperatury i stężenia) nie powiodły się.

r ^ przyjmuje się, że wzrost dendrytu jest procesem niestacjonarnym, %go P°'^v, _g0 szybkość wzrostu, wielkość i kształt powierzchni rozdziału na ; dendrytu oraz gradient temperatury i stężenia podlegają periodycznym

w?

^i# t głównej osi dendrytu, połączony ze zwiększeniem promienia krzywizny hii rozdziału faz na jej wierzchołku, powoduje powiększenie stężenia P⁰*^ k w cieczy przed powierzchnią rozdziału do takiej wartości, że wierzchołek _staj_{e s}ię nietrwały. Następuje zahamowanie wzrostu wierzchołka, a na ^wierzchni dendrytu rozpoczyna się wzrost rozgałęzień o mniejszym krzywizny wierzchołków. Każde rozgałęzienie rośnie do momentu, P^rf ,_in staje się nietrwałe, co inicjuje wzrost rozgałęzień dalszych stopni. Wzrost * drytu składa się więc z postępujących kolejno po sobie etapów wzrostu różnych miejscach powodujących charakterystyczne zniekształcenie kryształu J^ymi rozgałęzieniami pierwszego stopnia i dalszych stopni (rys. 6.25).

Rys. 6.25. Wzrost dendrytu (schemat) 1 + 4 - kolejne stadia

Wzrost dendrytu jest wyraźnie anizotropowy. Kierunek wzrostu osi dendrytu i jego rozgałęzień ma ścisły związek ze strukturą krystaliczną metalu. Oś i rozgałęzienia dendrytu rosną zawsze w kierunku osi piramidy ograniczonej ścianami o największej gęstości atomowej. Z tego powodu kolejne rozgałęzienia dendrytu są w regularnych i tetragonalnych strukturach wzajemnie prostopadłe, a w heksagonalnych - nachylone względem siebie pod kątem 60°.

Zależnie od typu struktury, uprzywilejowane kierunki wzrostu dendrytów są

następujące:

struktura regularna płasko centrowana RSC (Al)    <100),

struktura regularna przestrzennie centrowana RPC (A2)    <100),

struktura tetragonalna przestrzennie centrowana    <110),

struktura heksagonalna zwarta HZ (A3)    (1010).

Dla metali o strukturze RSC, przy danym przechłodzeniu, szybkość wzrostu w kierunku <100) jest większa niż w kierunku <111), toteż wzrost ściany w kierunku (100) jest hamowany wolniejszym wzrostem płaszczyzn (111), tworząc boczne