Tải bản đầy đủ - 51 (trang)
Muốn kích thước hạt tăng chậm theo thời gian thì cần ít nhất một trong các điều kiện sau: - Năng lượng bề mặt nhỏ, 0,02 J/m2, điều này có được nếu bề mặt mầm/nền là liền mạng. - Giới hạn hòa tan c (theo giản đồ pha) nhỏ. - Hệ số khuếch tán nhỏ

Muốn kích thước hạt tăng chậm theo thời gian thì cần ít nhất một trong các điều kiện sau: - Năng lượng bề mặt nhỏ, 0,02 J/m2, điều này có được nếu bề mặt mầm/nền là liền mạng. - Giới hạn hòa tan c (theo giản đồ pha) nhỏ. - Hệ số khuếch tán nhỏ

Tải bản đầy đủ - 51trang

1.5.4 ộng học chuyển pha

- Động học chuyển pha mô tả quan hệ giữa phần vật chất đã được

chuyển sang pha mới và thời gian ở những pha khác nhau

- Động học chuyển pha phụ thuộc vào tốc độ tạo mầm (n) và tốc độ

phát triển mầm (v)và được biểu diễn bằng biểu thức:

X = 1 exp[ - (kT)n ]

Trong đó:



(1.21)



X là phần thể tích đã được chuyển sang pha mới.

k: hằng số tốc độ chuyển pha 1/s.

n: hệ số.



Trong thực tế người ta quan tâm nhiều hơn đến biểu đồ động học

chuyển pha khi vẽ nguội trong hệ trục nhịêt độ thời gian.

- Biểu đồ bao gồm hai đường cong dạng chữ C (còn gọi là biểu đồ

chữ C) tương ứng với thời điểm bắt đầu và kết thúc chuyển pha đẳng

nhiệt khi nguội tại mỗi nhiệt độ tương ứng

Nguyn Quc Tun - B mụn: TB &DC



35



1.5.4 ộng học chuyển pha



- Nếu nhiệt độ chuyển pha càng thấp (tức độ quá nguội T càng lớn)

Thi thời điểm bắt đầu và kết thúc chuyển pha càng nhanh, nhưng tiếp

tục hạ nhiệt độ thấp hơn chữ C thi có xu thế ngược lại.Trong một số

chuyển pha ở trạng thái rắn biểu đồ động học có dạng phức tạp hơn.

- Biểu đồ động học chuyển pha cho phép dự đoán sản phẩm của quá

trinh trong các điều kiện làm nguội đẳng nhiệt hoặc liên tục khác

nhau. ặc biệt người ta dựa vào giản đồ xác định được tốc độ nguội

tơí hạn vth đển nhận được các sản phẩm chuyển pha khác nhau.



Nguyn Quc Tun - B mụn: TB &DC



36



1.6 Sự chuyển pha lỏng - rắn

Chế tạo vật liệu và tạo hinh sản phẩm phần lớn vật liệu phải trải qua

quá trinh chuyển pha từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn tinh thể.

trực tiếp ảnh hưởng đến phân bố, hinh dạng, kích thước của vật

liệu, định hướng của hạt do đó ảnh hưởng đến đến tính chất vật liệu.

Kết tinh xảy ra khi làm nguội kim loại lỏng xuống nhiệt độ thấp hơn

điểm cân bằng T0 của phản ứng L R. ộng học của quá trinh là sự

chênh lệch nng lượng gia hai pha L R:

g = gR - gL < 0 tại nhiệt độ T thấp hơn T0 tức với độ quá nguội

T = T0 T = Tnc T

(1.22)



Nguyn Quc Tun - B mụn: TB &DC



37



1.6.1 ặc điểm quá trinh tạo mầm khi kết tinh

- Khi tạo mầm tinh thể từ pha lỏng sự thay đổi năng lượng tự do của

hệ chỉ bao gồm hai yếu tố: thể tích Gv và bề mặt Gs

Sự thay đổi năng lượng tự do khi kết tinh theo cơ chế mầm tự sinh

hoặc theo cơ chế mầm ký sinh thì thể tích của mầm V là thể tích

chỏm cầu và số hạng bề mặt Gs bao gồm năng lượng bề mặt giữa

mầm/vật rắn có sẵn và năng lượng bề mặt giữa mầm /lỏng, khi đó:

Gs = SML.ML + SMR. ( MR - RL)

(1.23)

Trong đó:

- SML: Diện tích bề mặt chỏm cầu gia mầm và pha.

- SMR: Diện tích tiếp xúc gia mầm và bề mặt vật rắn.

- ML, MR, RL,: Sức cng bề mặt và chúng có quan hệ:

Cos = (RL - MR)/ ML

(1.24)

Nguyn Quc Tun - B mụn: TB &DC



38



1.6.1 ặc điểm quá trinh tạo mầm khi kết tinh

.



Biểu thức thay đổi nng lượng tự do khi tạo mầm kết tinh từ pha lỏng

phụ thuộc vào bán kính r của mầm có dạng:

3



G = C. ( 4 r . Lnc .T + 4r2.)

3 T0



(1.25)



Trong đó: C = (2 3 cos + cos3)/4

- Nếu kết tinh theo cơ chế mầm tự sinh tức mầm có dạng cầu, góc

= 1800 và hệ số C=1.

- Nếu kết tinh theo cơ chế mầm ký sinh thì 0 < < 1800 và 0 < C < 1

ường cong thay đổi năng lượng và kết tinh chỉ xảy ra khi kích thước

của mầm lớn hơn giá trị giới hạn r*.

Nguyn Quc Tun - B mụn: TB &DC



39



1.6.2 ặc điểm quá trinh phát triển mầm khi kết tinh

- Giả thiết rằng ban đầu mầm có dạng

cầu (tự sinh) hoặc chỏm cầu (ký sinh)

đây chỉ là gần đúng

- Hình dạng thực tế của mầm đang lớn

lên phải là hình đa diện tương ứng với

kiểu mạng tinh thể của pha rắn

- Do tốc độ phát triển phụ thuộc vào

chỉ số mặt tinh thể, khi mầm lớn lên

một số mặt của đa diện bị mất đi và

chỉ giữ lại các mặt có năng lượng bé

sao cho tổng năng lượng của tinh thể là

bé nhất.



Nguyn Quc Tun - B mụn: TB &DC



40



1.6.2 ặc điểm quá trinh phát triển mầm khi kết tinh

Quá trinh kết tinh theo hinh nhánh cây

có thể mô tả như sau:

Đầu tiên tinh thể phát triển

nhanh theo một hướng xác định nào

đó, tạo thành trục chính (A) của tinh

thể. Sau đó từ trục chính tinh thể phát

triển ưu tiên theo trục thứ hai (B) rồi

trục thứ ba (C)... và cuối cùng phần

kim loại lỏng xum quanh sẽ điền kín

khoảng không gian còn lại giữa các

trục

Tinh th phát triển hinh nhánh cây

khi kết tinh : do sự tồn tại gradient

nhiệt độ âm trong vùng pha lỏng hoặc

do sự phân bố tạp chất phía trước bề

mặt kết tinh làm tng động lực kết

tinh.

Nguyn Quc Tun - B mụn: TB &DC



41



1.6.3 Tổ chức của thỏi đúc

- Hỡnh dng v ln ca ht ph thuc vo ngui, tc ,

phng tn nhit

+ Lp v ngoi cựng gm nhng ht nh ng trc (vựng 1).

Do: - Tc ngui thnh khuụn ln, nờn quỏ ngui T ln;

- Thnh khuụn cú nhp nhụ nờn to iu kin mm cú

sn.



Nguyn Quc Tun - B mụn: TB &DC



42



1.6.3 Tổ chức của thỏi đúc

+ Vựng trung gian gian tip theo cú dng hỡnh tr (vựng 2) theo

phng vuụng gúc vi thnh khuụn.

Do:

- Nhit thnh khuụn ln lờn, nờn quỏ ngui T thp;

- Ht phỏt trin ngc chiu vi phng tn nhit, m

phng tn nhit theo chiu vuụng gúc vi thnh khuụn l ngn

nht.



Nguyn Quc Tun - B mụn: TB &DC



43



1.6.3 Tổ chức của thỏi đúc

+ Vựng trung tõm (vựng 3) gm cỏc ht ln ng trc.

Do:

- Nhit thnh khuụn ln, nờn quỏ ngui T nh;

- Mt khỏc tc tn nhit chm v óung quanh cú nhit

gn nh ging nhau nờn gn nh c kt tinh ng thi,

phng tn nhit khụng rừ rng, coi nh u theo mi phớa.



Nguyn Quc Tun - B mụn: TB &DC



44



1.6.3 Tổ chức của thỏi đúc

Kt lun:

- Kớch thc ht tng theo chiu t ngoi vo trong;

- Vựng ngoi cựng mng, ht nh;

- Ti l v ln ht ca vựng 2 v 3 ph thuc vo tc

lm ngui v vt liu lm khuụn. (Lm ngui nhanh thỡ vựng

2>3, thm chớ cũn 2 vựng - xuyờn tinh, lm ngui chm thỡ vựng

3>2).



Nguyn Quc Tun - B mụn: TB &DC



45



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Muốn kích thước hạt tăng chậm theo thời gian thì cần ít nhất một trong các điều kiện sau: - Năng lượng bề mặt nhỏ, 0,02 J/m2, điều này có được nếu bề mặt mầm/nền là liền mạng. - Giới hạn hòa tan c (theo giản đồ pha) nhỏ. - Hệ số khuếch tán nhỏ

Tải bản đầy đủ ngay(51 tr)

×