Cơ chế sinh mầm : nếu mầm lớn lên một cách độc lập trong long kim loại lỏng thì ng ta gọi là mầm tự sinh , còn nếu mầm lớn lên trên bề mặt của phần tử rắn tiếp xúc với kim loại lỏng thì đc gọi là mầm ký sinh.Mầm tự sinh : điều kiện năng lượng để sinh mầm tự sinh : khi có đentaT thì sẽ có đenta G bằng Gl –Gr . Giả sử sinh mầm hình cầu có bán kính R thể tích V và diện tích bề mặt là S thì ta có phương trình năng lượng đenta G= -đentaGv + đentaGs. Trong đó đentaGv năng lương thể tích , bản than năng lượng pha rắn nhỏ hơn năng lượng pha lỏng dẫn tới năng lượng của hệ thống giảm( dấu âm) . đentaGs năng lượng bề mặt, sự xuất hiện bề mặt phân chia nằm giữa mầm và kim loại lỏng dẫn tới năng lượng hệ thống tăng( dấu dương)
Quá trinh kết tinh xảy ra khi có sự giảm năng lượng , tức là đentaGv >đentaGs . giả thiết mầm có tạo bởi n mol kim loại và thể tích của một mol kim loại là vm thì tại nhiệt độ T ta tính đc năng lượng thay đổi đenta Gm do một mol kim loại chuyển từ lỏng sang rắn : dentaGm = Lnc .đentaT/T0. Phương trình năng lượng sẽ có dạng : đenta G =xích ma .S – n.đentaGm=4piRbinh .xích ma- 4/3 pi R lập . Lnc .đentaT / (Vm.T0)
Với xích ma là sức căng bề mặt mầm . lấy cực trị của hàm số đentaG= f(R) , suy ra R tới hạn =2xichma .Vm.T0/ Lnc.đentaT ....đồ thị
Thay Rth ta đc : đentaGth=4pi Rth bình .( xichma-1/3 . Lnc.đentaT.Rth/Vm.T0)=1/3xichmaSth
Điều kiện sinh mầm tự sinh: mầm có bán kính R>=Rth vì theo đồ thị đentaG =f( R ) nếu R
Quá trình sinh mầm thiếu 1/3 năng lượng sức căng bề mặt , những vùng nào trong khối kim loại nỏng có thể bù đc 1/3 năng lượng thiếu hụt này thì sẽ sinh mầm , nhưng vùng sinh mầm gọi là vùng 3 động năng lượng
Mầm ký sinh : Giả thiết màm hình chỏm cầu có bán kính R góc tiếp xúc giữa mầm và bề mặt vật rắn là (phi) với : cosphi=trị tuyệt dối( xichma RL –xichma MR) ) / xichma ML
Gọi đenta G*là sự thay đổi năng lượng , ta có đentaG* = dentaG nhân ¼(2-3cosphi+ cos mũ 3 phi ) =đentaG nhân C (phi) . Sự thay đổi năng lượng mầm ký sinh chỉ khác mầm tự sinh ở đại lượng C(phi) và 0<= C(phi)<= 1, với C(phi ) xác định thì R*th =2xichma ML .Vm.T0/Lnc.đentaT suy ra dentaG*th=C(phi) .1/3.xichma ML.Sth
Lúc đó các điều kiện sinh mầm tự sinh và mầm ký sinh đều có những yêu cầu như nhau. Nhưng do 0<=C(phi)<=1 nên sinh mầm tự sinh ko lợi bằng sinh mầm ký sinh về năng lượng.
Sự phát triển mầm
Khi mầm hình thành có kích thước R>=Rth thì sẽ phát triển thành hạt tinh thể . sự phát triển của màm có R>=Rth là quá trình tự nhiên vì nó làm giảm năng lượng tự do của hệ.cơ chế của mầm phát triển theo nguyên lý Gibbs-vulf-curie.Hình dáng cân bằng của tinh thể đang lớn lên phải làm như thế nào để tổng lăng lượng bề mặt là nhỏ nhất: tổng xihc ma từ i=1 tới n của xihma i . Si= min. trong đó xihma i và Si là sức căng bề mặt và diện tích bề mặt giới hạn thứ i
câu 7 : cơ chế sinh mầm , phát triển mầm
04:06
vật liệu học
