D: Hệ số khuếch tán (cm2/s) T: Nhiệt độ tại thời điểm xét.
1.6Sự 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 sựĐ
chênh lệch n ng lượng gi a hai pha L – R:ă ư
∆g = ∆gR - ∆gL < 0 tại nhiệt độ T thấp hơn T0 tức với độ quá nguội
1.6.1 Đặc 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.σML + SMR. ( σMR - σRL) (1.23) Trong đó:
- SML: Diện tích bề mặt chỏm cầu gi a mầm và pha.ư
- SMR: Diện tích tiếp xúc gi a mầm và bề mặt vật rắn.ư
Biểu thức thay đổi n ng lượng tự do khi tạo mầm kết tinh từ pha lỏng ă
phụ thuộc vào bán kính r của mầm có dạng:
. 3 4r3 0 T Lnc ∆G = C. ( . .∆T + 4πr2.σ) (1.25) Trong đó: C = (2 – 3 cosθ + cos3θ)/4
- Nếu kết tinh theo cơ chế mầm tự sinh tức mầm có dạng cầu, góc
θ = 1800 và hệ số C=1.
- Nếu kết tinh theo cơ chế mầm ký sinh thì 0 < θ < 1800 và 0 < C < 1 ường cong thay đổi năng lượng và kết tinh chỉ xảy ra khi kích thước
Đ
của mầm lớn hơn giá trị giới hạn r*.
1.6.2 ặc điểm quá trinh phát triển mầm khi kết tinhĐ