Выбор метода разделения смеси при кристаллизации из растворов зависит от физико-химических свойств смесей. Если система не образует твердых растворов, то в твердую фазу можно выделить в основном только одно вещество, используя для этого различную зависимость растворимости веществ от температуры (например, при промышленном получении KCl и NaCl из сильвинита). Для разделения систем, образующих твердые растворы, при кристаллизации которых выделяется не один, а оба растворенных компонента, применяются методы многократной перекристаллизации. Например, исходный раствор разделяется на две фракции – кристаллы и маточный раствор, каждая фракция делится затем на две новые (вторая ступень кристаллизации) и т.п. Недостаток метода – малая эффективность из-за большого числа операций. Метод применяется, например, для разделения редкоземельных элементов, отделения Zr от Hf. Представляет интерес схема последовательной противоточной перекристаллизации твердой фазы с возвратом в цикл маточных растворов, что обеспечивает высокий выход продуктов; затруднение связаны с отделением кристаллов от маточного раствора и их транспортировка в соседние ступени.
1.3 Аморфизация
1.3.1 Общие положения
Вещество может затвердевать в аморфно-стеклообразной форме, а не в кристаллической, если создать определенные условия. Аморфные тела можно рассматривать, как жидкости с предельно высоким коэффициентом вязкости. У аморфных тел можно наблюдать слабовыраженное свойство текучести (твердый воск, при комнатной температуре, может постепенно принимать форму поверхности, на которой он расположен).
Таким образом, отличия аморфных тел от кристаллических заключаются в том, что в аморфных телах существует лишь ближний порядок в расположении атомов, и при нагревании аморфное тело постепенно размягчается, меняет свою форму, а у кристаллических металлов это явление гораздо менее выражено.
Аморфизация происходит при переохлаждении жидкости. С энергетической стороны имеет принципиальное отличие между кристаллами и аморфными телами заключается в том, что процесс плавления и затвердевания кристаллических тел сопровождается определенным тепловым эффектом, а у аморфных тел такого эффекта нет. У аморфных тел отсутствует анизотропия.
Не кристаллизующаяся твердая фаза соответствует предельному состоянию метастабильного твердого тела и может быть получена несколькими путями:
1. Затвердевание из жидкой или газовой фазы.
2. Химическое осаждение из раствора или электролита.
3. Облучение кристаллического материала высокоэнергетическими ионами или нейтронами и т.п.
Аморфизация расплава требует, чтобы он был охлажден с достаточно большой скоростью, для того, чтобы предотвратить процесс образования кристаллов. В результате этого разупорядоченная конфигурация атомов замораживается.
К аморфизации относятся процессы стеклования. Стеклование легко реализуется в не металлических материалах, таких как силикаты и органические полимеры. Расплав таких веществ переходит в стекло при сравнительно небольших скоростях охлаждения <102 K/сек. Металлические расплавы менее склонны к аморфизации (необходимая скорость >105 K/сек).
Толщина изделий аморфных кристаллических сплавов невелика, порядка 100 мкм. Способы получения аморфных сплавов разнообразны:
1. Метод распыления и испарения.
2. Химическое осаждение и электроосаждение.
3. Ионная имплантация.
4. Охлаждение путем расплескивания и осаждения капель расплава.
5. Производство порошка.
6. Производство проволоки, ленты, полосы.
7. Спиннингование расплава.
8. Поверхностное плавление с помощью электронного луча и лазера.
При расплавлении металла или сплава расположение атомов в виде трехмерной решетки и дальний порядок разрушается. Для металлического расплава характерна высокая текучесть, при этом отсутствует металлическая связь. В то время как расплавленные силикаты и другие подобные им вещества имеют ковалентный характер межатомного взаимодействия и отличаются низкой текучестью и высокой вязкостью.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.