Главная страница сайта О веществе TiO2
Виды диоксида титана Статьи о диоксиде титана
Использование диоксида титана в ЛКМ Ваши вопросы о двуокиси титана


§ 2. Особенности фазовых превращений железа, титана и их сплавов с позиций общей термодинамической теории

и представлений о несовершенствах кристаллического строения твердых металлов

В настоящее время при анализе кинетики фазовых превращений в твердом состоянии исходят-из принципа структурного и размерного соответствия С. Т. Конобеевского и П. Д. Данкова [7] и представлений о когерентном и некогерентном образовании и росте зародышей новой фазы, разработанных Г. В. Курдюмовым [8—11], Ч. С. Барретом [12], А. X. Коттреллом [6] и развитых другими авторами [4, 13—17]. В сравнении с кристаллизацией жидкости основными особенностями фазового превращения в анизотропной твердой среде являются: 1) определенная связь между кристаллографическими ориентировками исходной фазы и зародышей новой фазы; 2) возникновение внутренних напряжений и деформаций при образовании и росте зародышей новой фазы; 3) значительно меньшая диффузионная подвижность атомов; 4) наличие несовершенств в строении реальных кристаллов и поликристаллов (в виде точечных и линейных дефектов, границ блоков, двойников, плоскостей сдвига и границ зерен), а также наличие химической неоднородности (в сплавах).

Из термодинамики известно, что условием равновесия фаз в одно-компонентной системе является равенство их свободных энергий (F1=F2), что может иметь место только при определенной температуре Т0. При охлаждении ниже Т0 фаза 1 перейдет в фазу 2, а при нагреве выше Т0, наоборот, фаза 2 — в фазу 1, поскольку в каждом из этих случаев система будет стремиться уменьшить свободную энергию.

В бинарных сплавах температура Т0, характеризующая равенство свободных энергий фаз, изменяется в зависимости от концентрации компонентов так, как это показано на рис. 1. Однако Т0 здесь не соответствует условиям равновесия, так как в сплавах равновесие фаз наблюдается не при равенстве их свободных энергий, а при равенстве производных свободных энергий по концентрациям фаз (dFjdC{)p r=constl что выражается наличием общих касательных к кривым свободной энергии фаз при равновесных концентрациях.

По термодинамической теории образования зародышей, разработанной Гиббсом [18], Тамманом [19], Френкелем [20] и др., отдельные зародыши новой фазы, возникающие в исходной фазе вследствие тепловых флуктуации (флуктуации энергии колеблющихся атомов) и флуктуации состава (в сплавах), могут стать устойчивыми только после достижения определенных критических размеров. Для образования и роста зародыша свободная энергия F системы должна возрасти на величину

где AFy = V2(F2 — F^— затрата энергии на переход некоторого объема исходной фазы 1 в новую фазу 2 (здесь V2 — объем новой фазы; F2 — F) — разность свободных энергий новой и старой фаз, отнесенная к единице объема);

AFs = S\—затрата энергии на создание поверхности раздела фаз (здесь S — поверхность зародыша новой фазы; А— поверхностное натяжение на межфазной границе или ее свободная энергия, отнесенные к единице поверхности);

AFb = V2E — затрата энергии на преодоление энергии упругой и пластической деформаций, возникающих вследствие искажения кристаллических решеток на межфазной границе и разницы в удельных


 

 

Вернуться в меню книги (стр. 1-100)

 

На правах рекламы

Токсичен ли диоксид титана?
Приведены данные о токсичности двуокиси титана, видам опасности TiO2 и особенностям воздействия на организм

 

Copyright © 2008-2012 TitanDioxide.Ru

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Диоксид титана TiO2