Равновесная кристаллизация

Cтраница 1

Равновесная кристаллизация предполагает однородность состава фаз, которая достигается в жидкой фазе частично в результате перемешивания, а частично в результате диффузии. Выравнивание же концентраций в кристаллической фазе происходит только вследствие диффузии. Так как скорость последней в твердой фазе обычно мала, то для достижения равновесного состояния требуется значительное время. [1]

Равновесная кристаллизация предполагает однородность обеих фаз по их составу, которая достигается в жидкой фазе за счет перемешивания и частично в результате диффузии. Выравнивание же концентрации по объему отдельных кристаллов происходит только за счет диффузии. Так как скорость последней в твердой фазе мала, то для достижения равновесного состояния требуется значительное время. [2]

Равновесная кристаллизация является предельным случаем и практически не может быть реализована. Обычно скорость диффузии в твердом состоянии незначительна ( даже пренебрежимо мала) по сравнению со скоростью передвижения фронта кристаллизации, так что при направленной кристаллизации не достигается выравнивание концентраций, и по длине образца наблюдается градиент концентраций или, как говорят, происходит сегрегация примеси. [3]

Равновесной кристаллизацией принято называть процесс перехода жидкой фазы в твердую при бесконечно малых скоростях охлаждения. Ход равновесной кристаллизации описывается равновесной диаграммой состояния. Для определения состава фаз при кристаллизации, а также количеств жидкой и твердой фаз в любой момент кристаллизации на диаграмме состояния необходимо провести горизонталь, соответствующую рассматриваемой температуре ( изотерму), и точки ее пересечения с линиями ликвидуса и солиду-са укажут концентрации равновесной жидкой и твердой фаз соответственно. [4]

Однако равновесная кристаллизация практически не может быть реализована. Обычно скорость диффузии в твердом состоянии пренебрежимо мала по сравнению со скоростью передвижения фронта кристаллизации, так что при направленном процессе не достигается выравнивание концентраций и по длине образца наблюдается градиент их или, как говорят, происходит сегрегация примеси. [5]

Распределение примесей. [6]

А равновесная кристаллизация предполагает переход жидкой фазы в твердую при бесконечно малых скоростях охлаждения. Различие между эффективным и равновесным коэффициентом распределения возникает из-за того, что при конечной скорости движущийся фронт кристаллизации оттесняет примесь ( при к 1) быстрее, нежели она успевает продиффундировать в глубь расплава. При этом содержание примеси в кристалле также увеличивается и становится больше равновесного из-за повышения ее концентрации в диффузионном слое ( с. [7]

При равновесной кристаллизации диффузионные процессы полностью выравнивают составы как жидкой, так и твердой фаз. [8]

При равновесной кристаллизации смесей с полной нерастворимостью компонентов в твердом состоянии образующаяся кристаллическая фаза представляет собой чистый компонент, в кристаллизационном поле которого происходит процесс разделения. В реальных условиях кристаллическая фаза при движении обычно захватывает значительное количество маточной жидкости, обогащенной примесью. Поэтому эффективность процесса разделения существенно снижается. В данном случае она определяется главным образом процессом отмывки окклюдированной маточной жидкости с поверхности движущейся кристаллической фазы. [9]

Процесс равновесной кристаллизации бинарной смеси, состоящей из компонентов с неограниченной взаимной растворимостью в жидком и твердом состояниях ( рис. 2.7 6), протекает следующим образом. При охлаждении смеси с исходной концентрацией CF и температурой tF ниже температуры ликвидуса в системе начинается образование кристаллической фазы, обогащенной высокоплавким компонентом А. [10]

Схема, показывающая изменение среднего состава кристаллов при неравновесной кристаллизации. [11]

Итак, равновесная кристаллизация происходит без переохлаждения, причем состав кристаллов ( и ранее выпавших, и образующихся при данной температуре) одинаков. Это значит, что одновременно с процессом выделения кристаллов протекают диффузионные процессы выравнивания состава жидкой фазы и насыщения ранее выпавших кристаллов до концентраций, определяемых соответствующими точками на линиях ликвидус и солидус. [12]

Итак, равновесная кристаллизация происходит при отсутствии переохлаждения, причем состав кристаллов, как ранее выпавших, так и образующихся при данной температуре, одинаков. Это значит, что одновременно с процессом выделения кристаллов идут диффузионные процессы выравнивания состава жидкой фазы и насыщения ранее выпавших кристаллов до концентраций, определяемых соответствующими точками на линиях ликвидус и солидус. [13]

Схема, показывающая изменение среднего состава кристаллов при неравновесной кристаллизации. [14]

Итак, равновесная кристаллизация происходит без переохлаждения, причем состав кристаллов ( и ранее выпавших, и образующихся при данной температуре) одинаков. Это значит, что одновременно с процессом выделения кристаллов идут диффузионные процессы выравнивания состава жидкой фазы и насыщения ранее выпавших кристаллов до концентраций, определяемых соответствующими точками на линиях ликвидус и солидус. [15]

Страницы: 1 2 3 4 5