Cтраница 3
Рост таких граней лимитируется в основном интенсивностью отвода теплоты К. Для таких веществ почти все кристаллографические плоскости шероховаты, анизотропия в скорости роста очень мала, поэтому кристаллы имеют округлую равновесную форму. Гладкая поверхность раздела округлых кристаллов сохраняется лишь при малых скоростях роста. При больших же переохлаждениях и, следовательно, больших скоростях роста кристаллы приобретают форму ден-дритов, скелетов, сферолитов и др. несовершенные формы. Неравновесные формы могут изменяться в зависимости от величины переохлаждения. Так, на кристаллах цикло-гексанола по мере повышения переохлаждения расплава сначала появляются выступы, к-рые растут и развиваются в дендриты, а при больших переохлаждениях вырождаются в игольчатую форму. Аналогичные изменения наблюдаются для железа и никеля. Поэтому более совершенные монокристаллы получаются при малых скоростях роста и переохлаждениях, при к-рых вероятность образования паразитных кристаллов очень мала. В процессе электрокристаллизации обнаруживаются слоистый и спиральный рост, гранные и дендритные формы роста, пластинчатые и нитевидные кристаллы. Электрокристаллизацию применяют для изучения кинетики К. [31]
Увеличение скорости движения приводит к появлению на поверхности раздела волн, вызываемых межфазной турбулентностью и относительным движением фаз. При / С 3 для рК ( м) 0 5 деформация поверхности раздела достигает такой величины, что лроисходит образование капель. Важно отметить, что область существования раздельного течения с гладкой поверхностью раздела в координатах / С - ркм) для различных систем, состоящих из двух взаимно нерастворимых жидкостей, как в ламинарно-турбу-лентном, так и в турбулентно-турбулентном течениях ограничена практически одной и той же кривой. К - рК ( м граница перехода от раздельного течения с гладкой поверхностью раздела к раздельному течению с эмульсионной поверхностью раздела практически не сдвигается. Это указывает на обобщающее значение критерия Кута-теладзе. Одновременно образуются капли двух видов: масла ( керосина) и воды. Характерно, что размер капель воды меньше, чем размер ка-лель масла. При этом капли воды перемещаются в основном вблизи центра границы раздела, совершая синусоидальные движения в горизонтальной плоскости. Капли масла движутся ближе к стенкам трубы. Наряду с одиночными каплями масла и воды образуются и так называемые множественные эмульсии, когда в каплях масла содержится одна или несколько капель воды, в которых, в свою очередь, могут находиться капли масла с включенными в них мельчайшими каплями воды. С ростом скорости размер образующихся капель уменьшается, но их число быстро возрастает. Таким образом, раздельное течение с четкой границей раздела переходит в раздельное течение е эмульсионной границей раздела. Эмульсионный слой в этой форме течения представляет собой эмульсию с плотной упаковкой капель. [32]
Микроликвация второго типа связана с резким возрастанием концентрации примеси по границам зерен в зоне равноосных кристаллов. Этот эффект иллюстрируется схемой, приведенной на фиг. По существу, это эффект конечного переходного распределения примеси при нормальной кристаллизации ( см. разд. По мере сближения границ зерен концентрация примеси в тонком слое между их поверхностями может возрасти настолько, что начнется образование второй фазы. Если образования второй фазы не происходит, то при гладкой поверхности раздела зерен относительная концентрация примеси в твердой фазе CS ( XZ) / CQ в зависимости от параметра ( FID) Xz будет изменяться, как показано на фиг. Как видно, при малых k0 ликвация по границам зерен может быть в данном случае очень большой. Эта ликваг ция увеличивается также с увеличением размера зерен и с уменьшением скорости роста этих зерен. Если зерна имеют дендритную форму, ликвация этого типа может быть гораздо меньше. [33]
Для металлов, имеющих сильную склонность к переохлаждению до спонтанного образования центров затвердевания, таких, как галлий, олово, сурьма, описанного выше охлаждения гнезда термометра недостаточно. Получающееся при этом падение температуры стенки гнезда термометра не приводит к возбуждению кристаллизации, поскольку эти металлы могут оставаться в переохлажденном жидком состоянии: в случае сурьмы лримерно на 40 К ниже равновесной температуры затвердевания. Интенсивное охлаждение наружной стенки тигля потоком аргона или азота [21] позволяет преодолеть эти особенности металлов. В этом случае тигель, но не сколь-нибудь значительный участок печи, должен быть быстро охлажден на несколько десятков градусов. Этого достаточно для возникновения центров кристаллизации по всей внутренней стенке тигля. Выделяющейся теплоты перехода достаточно для повышения температуры образца и тигля до температуры затвердевания в течение нескольких минут. Достижение плато затвердевания образца происходит в результате быстрого роста дендритов, что всегда наблюдается при затвердевании из переохлажденного состояния. Затем рост дендритов прекращается и оставшийся металл затвердевает с гладкой поверхностью раздела фаз, медленно продвигающейся к гнезду термометра. Альтернативный метод [55] возбуждения центров кристаллизации таких металлов, как олово и сурьма, состоит в удалении тигля с образцом из печи при достижении в ней температуры затвердевания и помещении его в другую печь, имеющую температуру примерно на 90 С ниже. Как только из-за выделяющегося при начале затвердевания тепла прекратится охлаждение тигля с образцом, он переносится в исходную печь, имеющую температуру лишь на несколько градусов ниже температуры затвердевания. Успех подобной процедуры ярко демонстрирует выделение энергии при переходе от жидкого состояния к твердому. [34]