Wzrost fazy krystalicznej Wydzielenie nowej fazy może różnić się of fazy pierwotnej : składem chemicznym strukturą krystaliczną orientacją krystalograficzną... faza pierwotna nowa faza
Analogia elektryczna energa swobodna rozproszona w procesie 1 energa swobodna rozproszona w procesie 2 I IV 1 IV 2 R 1 R 2 V 1 V 1 V V=V 1 +V 2 Przykład: R 1 : dyfuzja atomów substancji rozpuszczonej R 2 : transfer atomów przez interfejs I szybkość wzrostu V różnica energii swobodnej (siła napędowa)
Wzrost kontrolowany dyfuzją G T + zawartość substancji rozpuszczonej 0 zawartość substancji rozpuszczonej
Profil stężenia 0 odległość
0 Profil stężenia dyfuzja substancji rozpuszczonej odległość interfejs
założenia: x 0 const const const const 0 x t x szybkość absorpcji substancji rozpuszczonej
0 D x strumień atomów substancji rozpuszczonej w kierunku interfejsu
x t D x D 0 x 0 x
0 x x x x 0 1 2 Zasada zachowania składu 0
x D t x 0 x x 0 0 2 1 0 2 0 2 x D t x jeśli >> oraz >> 0 : t D x x 0 2 Dt x
wzrost paraboliczny 3 rozmiar wydzielenia 2 1 0 0 2 4 6 8 10 czas
szybkość wzrostu małe D duże G temperatura małe G duże D
Szybkości zarodkowania i wzrostu Morfologia próbki przy znacznym przechłodzeniu
Analogia elektryczna energa swobodna rozproszona w procesie 1 energa swobodna rozproszona w procesie 2 I IV 1 IV 2 R 1 R 2 V 1 V 1 V V=V 1 +V 2 Przykład: R 1 : dyfuzja atomów substancji rozpuszczonej R 2 : transfer atomów przez interfejs I szybkość wzrostu V ilość rozproszonej energii swobodnej
energia swobodna Wzrost kontrolowany interfejsem G G*
exp exp G * / kt G G * / kt exp G */ kt exp G / kt Szybkość wzrostu kontrolowanego interfejsem: u exp G * / kt 1 exp G / kt Szybkość wzrostu kontrolowanego interfejsem jest stała w czasie: wzrost liniowy.
Wzrost jest kontrolowany przez proces, w którym jest rozpraszana jest większość energii dyfuzja interfejs interfejs + dyfuzja
Morfologia wzrostu
kierunek wzrostu T kryształ ciecz wzrost kolumnowy (dodatni gradient T przez interfejsem) T cieczy x 0 interfejs stabilny odległość wzrost równoosiowy (ujemny gradient T przez interfejsem) T cieczy x 0 interfejs niestabilny (wzrost dendrytyczny) chłodzona forma
dendryt lodu w wodzie dendryt wody w lodzie
T T* kryształ + ciecz ciecz ck kc kryształ odległość kc ck T T L W układzie wieloskładnikowym wzrost dendrytyczny może wystąpić nawet gdy gradient temperatury przed interfejsem jest dodatni. odległość obszar przechłodzony
T T L odległość T x L x0 T x warunek na wystąpienie wzrostu dendrytycznego (pojawienie się obszaru przechłodzonego)
duży obszar przechłodzony
mały obszar przechłodzony
ałkowita szybkość przemiany model Avramiego t t+dt dv 1 V V dv e objętość nie przetransformowana dv e dv V -objetość rozszerzona fazy -objętość fazy -objętość układu
dv Rozwiązanie: 1 V V dv e V V 1 exp Ve V rzeczywista zawartość fazy rozszerzona zawartość fazy
Przykład: Stała szybkość zarodkowania I i stała szybkość wzrostu u d V I t u dv e 3 3 3 4 d V I t u V V dv 3 3 3 4 1 V V x / 3 exp 1 3 It 4 x u 3 3 3 4 t u v Objętość ziarna które zarodkowało w chwili t=: Zmiana objętości rozszerzonej w przedziale czasu od do +d: d t I u x t o 3 3 3 4 ln 1
Ogólna postać równania Avramiego x 1 exp kt n proces Stała szybkość zarodkowania, wzrost kontrolowany interfejsem Zerowa szybkość zarodkowania, wzrost kontrolowany interfejsem Stała szybkość zarodkowania, wzrost kontrolowany dyfuzją Zerowa szybkość zarodkowania, wzrost kontrolowany dyfuzją wykładnik Avramiego n 4 3 2.5 1.5
Rekrystalizacja miedzi analizowana metodą DS
Krystalizacja podczas chłodzenia przeprowadzona w wysokiej temperaturze (wysoka szybkość wzrostu, niska szybkość zarodkowania)
Nanokrystalizacja (niska szybkość wzrostu, wysoka szybkość zarodkowania)
skamielina paproci nasiennej dendryt tlenku magnezu w skale wapiennej