Металлические композиционные материалы с дисперсным упрочнителем, страница 21

По Френкелю Я. И. при кристаллизации в жидкой фазе непрерывно возникают и разрушаются группировки с упорядоченной структурой, строение металла в которых соответствует строению твердого металла.

Рис. 2.12. Схема затвердевания расплава

Эти группировки (гетерофазные флуктуации, кластеры, гроздья и т.д.) не отличаются стабильностью, продолжительность их жизни увеличивается по мере приближения к температуре кристаллизации, и при определенной температуре они должны приобрести полную устойчивость, став центрами кристаллизации или присоединившись к ранее образовавшимся кристаллам.

Процесс образования структуры при переходе из жидкого состояния в твердое называется кристаллизацией. Если рассматривать процесс перехода металла из жидкого состояния в твердое без учета формирования структуры, то процесс называется затвердеванием.

Основной единицей структуры кристаллизации металла является зерно, которое характеризуется единой системой ориентации атомно-кристаллической решетки и определенными границами, отделяющими его от соседних зерен. Если в зерне при травлении выявляются системы осей, то это дендрит. В нем главные оси первого порядка перекрещиваются с осями второго порядка, а они - с осями третьего порядка (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Дендритная структура чистых металлов: а – алюминий (х120); б – свинец (х120); в – цинк (х120); г – олово (х200); д – кадмий (х200); e – висмут (х200)

По мере увеличения скорости охлаждения u_охл форма кристаллов усложняется (рис 2.14)

Рис. 2.14. Формы роста кристаллов

Для малых скоростей охлаждения характерны глобулярные или округлые формы; далее форма становится неправильной, процесс роста неустойчивым; затем более четко проявляется дендритная форма, оси становятся более тонкими, а расстояние между осями уменьшается; при самых больших скоростях оси второго и третьего порядка не образуются и возникают игольчатые формы. В отдельных дендритах оси растут с преобладающей продольной скоростью и скорость роста осей первого порядка больше, чем скорость роста осей второго порядка, а второго больше, чем третьего и т.д.