HomeПростые металлы › Строение жидкости. Схема образования кристаллов

Строение жидкости. Схема образования кристаллов

Строение жидкости. Схема образования кристалловЖидкость, близкая к моменту затвердевания, по своему строению становится частично сходной с твердым телом, так как в ней образуются небольшие группы атомов с упорядоченным расположением. В этом случае принято говорить, что в жидкости, имеется ближний порядок в расположении атомов в отличие от дальнего порядка, имеющегося в твердых кристаллических телах.

 

Эти группы ближнего порядка в жидкости настолько малы, что определить их размеры затруднительно даже методом рентгенографии; к тому же они непрочны и непрерывно разрушаются и созидаются, легко смещаясь друг относительно друга, так как связь между ними, как и между отдельными атомами, непрочна и, следовательно, взаимное расположение групп и отдельных атомов должно быть неупорядоченным.

 

Поэтому жидкость будет оставаться изотропным телом и сохранять характерное для нее свойство текучести. Это состояние сохраняется, пока не наступит момент, когда из существующих групп начнется построение устойчивых кристаллических образований. Это и будет началом кристаллизации.

 

Полагают, что при равновесной температуре плавления — затвердевания (точка Т на кривой фиг. 17) в охлаждаемой жидкости мелкие кристаллические группы столь непрочны и подвижны, что образование кристаллов из них ещё невозможно, и только с понижением температуры прочность таких групп возрастает, а вместе с тем появляется и возможность возникновения более крупных образований.

 

Это возникновение схематически можно представить как наложение или укладку частиц (атомов) с образованием мельчайших кристаллических групп на некоторой центральной группе, которую называют центром кристаллизации или зародышем кристалла.

 

Температура, при которой появляются такие зародыши, т. е. начинается возникновение на них кристаллических образований, может быть различной, но всегда ниже точки плавления Т, т. е. находится в области переохлаждения жидкости, и соответствует точкеа перегиба на кривой. Как только кристаллизация началась, выделяемая теплота быстро повышает температуру. до нормальной равновесной температуры затвердевания (или плавления), которая не изменяется, пока вся жидкость не закристаллизуется.

 

Таким образом, кристаллизация из жидкости всегда начинается, при большем или меньшем ее переохлаждении, появле- Фиг. 19. Дендрит нием центров кристаллизации, т. е. пунк- чугуна, тов, от которых происходит дальнейшее построение кристаллов.

 

В результате этого процесса из жидкости могут возникнуть кристаллические образования разного вида. В некоторых, исключительных случаях может образоваться полновесный или полногранный кристалл, имеющий геометрически правильную фигуру многогранника или полиэдра. Для этого, очевидно, нужно, чтобы время и внешние условия благоприятствовали полному развитию кристалла, что бывает редко. Обычно же получаются кристаллы неправильных внешних очертаний, вследствие чего их иногда называют не кристаллами, а кристаллитами.

 

Различаются кристаллиты двух видов. В одном случае внешняя форма, не представляя полной геометрической правильности многогранника, более или менее приближается к ней, а чаще принимает округлые очертания. Поэтому такие кристаллы и были названы зернами или гранулями. В другом случае кристаллические образования имеют ветвистую форму с незаполненными промежутками, напоминающую деревцо; их называют д е и д р и-т а м и (от греческого слова «дерево»).

 

Дендриты являются обычно начальной стадией образующегося кристалла. Как показывают наблюдения над формой первоначально образуемых дендритов, при возникновении кристалла от центра кристаллизации обычно не получается плотная укладка мелких кристаллических групп в сплошной кристалл, а сначала эти группы связываются друг с другом по определенным направлениям, образуя как бы оси будущего кристалла.

 

Развитие или рост кристалла после момента возникновения осей на зародышах заключается сперва в увеличении размеров этих осей и появлении на них множества отростков, придающих образованию ветвистую форму дендрита.

 

Если условия затвердевания таковы, что пространства между осями не успеют или не могут заполниться, форма дендрита сохранится и ее можно наблюдать. Например, дендриты часто встречаются на поверхности затвердевшего слитка, где нехватает жидкости для образования сплошного кристалла. показаны такие дендриты, видимые на поверхности затвердевшего слитка сурьмы.

 

Если же материала достаточно для заполнения промежутков между осями дендрита, дальнейшая стадия кристаллизации будет заключаться в постепенной укладке частиц между осями и в образовании заполненного кристаллита-зерна при непрерывном увеличении его в объеме, т. е. разрастании в пространстве вплоть до полного исчезновения жидкости.

 

Здесь приведено только схематическое описание стадий развития кристаллов, но не дана сущность самого процесса кристаллизации или, как говорят, «кинетики кристаллизации», которая до настоящего времени еще недостаточно установлена.

 

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.