Глобулин и дендрити в хром. Зародяването и растежа на кристалите. Вижте какво е "Дендрит" в други речници
В чисти метали и евтектични сплави, както и в сплави със състав, съответстващ на химично съединение, при бавно охлаждане настъпва кристализация при определена постоянна температура. Останалите сплави, както е показано по-горе, кристализират в определен температурен диапазон, определен от фазовата диаграма (фиг. 2.2).
Фигура 2.3- Форми на кристален растеж: а - стъпаловидно, b - клетъчна, в - дендритна форма на растеж на кристали
Основната единица в структурата на първичната кристализация на метала е зърно, характеризиращо се с единна система на ориентация на атомите на кристалната решетка и определени граници, които я отделят от съседните зърна.
Формата на кристалите, растящи в стопилката, зависи от преохлаждането на течността, посоката на отвеждане на топлината, съдържанието на примеси в стоманата и други параметри.
При ниски скорости на охлаждане повърхността на границата на втвърдяване се оказва гладка с малки стъпки, при средни скорости се развива клетъчна структура, а при високи - дендритна (фиг. 2.3). Условията за преход от една структура към друга се влияят от температурния градиент в стопилката и твърдата фаза. Колкото по-висока е скоростта на кристализация и по-нисък е температурният градиент в стопилката, толкова по-голяма е вероятността от образуване на дендритна структура.
Дендритна и клетъчна структура се образува в стоманени блокове.
Дендритната структура на кристалите в слитък е открита от Д.К. Чернов през 1868 г. В сравнение с плоския фронт на втвърдяване, дендритната кристализация е изключително сложен процес, свързан с геометричната форма на дендритите, дифузията на примесите, възможността за движение на течната фаза в междудендритното пространство, образуването на нови неметални фази. (неметални включвания) и редица други явления. Дендритната структура влияе върху размера на зърното и механичните свойства на отлятата и кованата стомана. Фигура 2.4 показва снимки на дендрити в голям стоманен слитък, разкрити след дълбоко ецване на метала. Вижда се, че в структурата на дендрита се разграничават главната ос от първи ред и пресичащите се с нея оси от втори и понякога трети ред.
Фигура 2.4
Растежът на дендрит, образуван върху студена повърхност и стърчащ в стопилката, се характеризира с различни скорости на растеж на отделните кристални равнини. Бързо нарастващите повърхности образуват шип, стърчащ в останалата стопилка. Топлината на кристализация на растящ кристал, отделена в преохладената стопилка, влошава условията за растеж на други близки кристали.
Първоначално дендритите са много малки, дори ако втвърдяването е сравнително бавно. След това, когато процесът на втвърдяване се забави, продължават да растат само отделни клони, чиито оси съвпадат с посоката на топлинния поток (Фигура 2.5). В този случай други разклонения частично се разтварят по такъв начин, че дължината на дендритите се увеличава значително при втвърдяването им. Крайната дължина на дендритите се определя от процеса на тяхното уголемяване и може да варира от няколко милиметра до десетки сантиметра.
Фигура 2.5
Съвременните теории се основават на дислокационния растеж на кристалите. На повърхността на кристала в пресечната точка на винтовата дислокация се появява стъпка, върху която в сравнение с запълнената равнина има по-благоприятни условия за образуване на двуизмерно ядро, което се потвърждава от наличието на спирала на растеж върху повърхността на кристала. Закръгляването на линията на дислокация се причинява от постоянна скорост на растеж на мястото на дислокационната линия и намаляване на скоростта на растеж с разстояние от нея.
С увеличаване на скоростта на охлаждане, формите на различните кристали стават все по-сложни. Кълбовидните или заоблени форми са характерни за ниските скорости на охлаждане. С увеличаване на скоростта на охлаждане формите на кристалите стават неправилни и процесът на техния растеж става нестабилен. С по-нататъшно ускоряване на охлаждането се появяват и стават все по-отчетливи дендритни форми, а осите на дендритите стават все по-тънки и разстоянията между тях намаляват. Накрая, при най-високите скорости на охлаждане, осите от втори и трети ред престават да се образуват и се появяват игловидни форми. Наблюденията върху скоростта на растеж на дендритите показват, че техните оси растат с преобладаваща надлъжна скорост. Освен това темпът на растеж на осите от първи ред е по-голям от този на втория, а на втория - повече от третия.
Общата диаграма на областите и зоните във втвърдяващия се слитък е показана на фиг. 2.6. Тази схема предполага последователна кристализация на метала при условия на насочено отвеждане на топлината.
Фигура 2.6
В първия момент при изливане на стомана, когато течният метал е в пряк контакт със студената стена на матрицата, тънък слой метал в контакт със стената на матрицата бързо се преохлажда до температура под точката на ликвидус. Това води до поява и бърз растеж на голям брой кристални ядра, които се образуват върху различни твърди частици, които присъстват в достатъчно количество в течната стомана и служат като катализатори за нуклеация. Ширината на кортикалната зона се определя от дължината на зоната на термична хипотермия и може да бъде от порядъка на 5-10 mm.
Топлинната хипотермия, възникнала в началото, намалява с нарастването на кристалите на кортикалната зона. Когато преохлаждането стане по-малко от това, при което ефектът на катализаторите вече не се проявява, е възможен растеж само на съществуващи кристали. В този случай се създават най-благоприятни условия за растеж само на отделни кристали, при които основните посоки на растеж съвпадат с посоката на отвеждане на топлината, което води до появата на колонна зона, образувана при условия на последователна кристализация.
В този случай фронтът на втвърдяване е двуфазна област твърдо-течно (изпъкнали дендрити с течност, затворена между осите им), а ширината на двуфазната зона се определя от температурния диапазон на кристализация (разпределението на твърдото вещество фаза в него зависи от скоростта на кристализация на сплавта). Ако хетерогенната нуклеация протича слабо и разрушаването на дендритите е минимално, което се случва със слаба конвекция и висок температурен градиент, тогава се получава насочен растеж на колонни дендрити.
Нарастването на кристалите в колонната зона също е придружено от отстраняване на термичното преохлаждане от освободената топлина на кристализация и увеличаване на концентрацията на нискотопими разтворими примеси пред фронта на кристализация, което води до възникване на концентрационно преохлаждане. Последното осигурява по-нататъшния растеж на колонни кристали, чиято удължена форма показва липсата на този етап на условия за образуване на нови центрове на нуклеация. С развитието на процеса температурният градиент на фронта на кристализация намалява и степента на преохлаждане на концентрацията се увеличава. В резултат на това се създават благоприятни условия за хетерогенно зародяване на нови ядра в масата на стопилката с последващ растеж на „жизнеспособни“ кристали (с размер малко по-голям от критичния) поради преноса на латентната топлина на кристализация до преохладената стопилка. От този момент, преди фронта на кристализация, започва насипна кристализация, образувайки втора двуфазна течно-твърда област (кристали, суспендирани в стопилката).
Освен това на този етап може да се наблюдава механично счупване на дендритните клони, поради движението на конвективни потоци от течна стомана и топенето на някои клони на дендритната рамка. В този случай отделените частици от дендрити образуват течно-твърда област и служат като независими ядра на кристализация.
По този начин втвърдяването на слитък е сложен комплекс от физикохимични и топлофизични процеси, изучаването на които е необходима предпоставка за разработването на оптимални технологични режими за производство на слитъци, осигуряващи висок добив на подходящ метал и качество, отговарящо на изискванията на съвременните стандарти.
Нервната тъкан, състояща се от неврони и невроглия, изпълнява комплекс от най-сложни и отговорни функции: в нея възникват слаби електрически импулси, които след това се предават на мускулите и органите на хората или гръбначните животни. Клетките на тази тъкан имат специална структура. Той осигурява както възникването на процеси на възбуждане и инхибиране, така и тяхното изпълнение. В невробиологията има такова определение: дендритите са процеси на нервна клетка, които възприемат и предават информация на тялото на неврон. В тази работа ще се запознаем със съвременните идеи за механизмите на предаване в основните части на нервната система: мозъка и гръбначния мозък, а също така ще проучим структурата на дендрита като една от съставните части на невроцитите.
За да направим това, нека разгледаме по-подробно характеристиките на структурата на неврон, който е елементарна единица от нервна тъкан.
Как структурата на невроцита е свързана с неговите функции
Те потвърдиха факта за висока специализация и сложна структура на отворена биологична система, наречена нервна клетка. Съдържа тяло (сома), един дълъг клон - аксон и много къси израстъци. Всеки от тях е свързан с цитоплазмата на тялото на неврона. Това е дендрит. Структурата и външният вид на съвкупността от къси клони наподобяват короната на дърво. Чрез тях биоелектричните потенциали от други нервни клетки се доставят към тялото на неврона чрез синапси.
Морфология и видове
Според съвременните хистологични изследвания дендритите са разклонени краища на невроцит, които не само приемат, но и предават информация, кодирана под формата на електрически импулси, през многоканална система от анатомично и функционално свързани помежду си нервни клетки. Те съдържат голям брой протеин-синтезиращи органели - рибозоми. Някои видове къси израстъци, например при пирамидални невроцити, са покрити със специални структури – шипове.
Според класификацията, предложена от испанския неврохистолог С. Рамон-и-Кахал, два дендрита могат да се простират от тялото на нервната клетка в противоположни посоки (биполярни невроцити). Ако има много дендрити, те се отклоняват радиално от сомата. Тази структура е типична за интерневроните. В мозъчните клетки на Purkinje процесите излизат от тялото на невроцита под формата на ветрило. Всеки дендрит, чиято структура е триизмерна, се различава от съседните клони по количеството натрупани върху него електрически заряди.
Какво засяга разклоняването на нервните процеси?
Тялото на неврона е универсален предаващ и едновременно приемащ биологичен обект. Обемът (предимно на входящата информация) е право пропорционален на броя на входящите нервни импулси. Те се определят от степента на разклоняване на дендритното дърво. Следователно дендритите са невроцитни структури, които играят интегративна функция.
Освен това процесите разширяват зоната на контакт на нервните клетки един с друг. Допълнителното образуване на синапси значително повишава ефективността на всички части на мозъка, гръбначния мозък и на нервната система като цяло.
Структура на дендрита
Въз основа на изследването на микроскопични препарати на нервните клетки е установено, че повечето от процесите имат цилиндрична форма. Средният им диаметър е 0,9 микрона. Дължината на дендритите варира в широки граници. Например, звездообразните неврони на сивото вещество на мозъчната кора имат къси (не повече от 200 μm) клони на дендритното дърво, докато процесите на моторния неврон, влизащ в предните рога на гръбначния мозък, са около 2 mm.
Специални образувания - шипове, които се образуват върху клоните на невроцитите, водят до появата на голям брой синапси - процепни контактни точки с аксон, дендрит или сома на друг неврон. Синапсите могат да бъдат разположени върху тялото на дендрита и се наричат стъбло или директно върху неговите бодли. Както вече знаем, дендритите са разклонени израстъци на невроцити, способни да получават възбуждане. Пренасянето на биопотенциали в тях става с помощта на молекули от химични съединения - медиатори, например GABA или ацетилхолин. В мембраната, покриваща дендрита, се откриват йонни канали, които избирателно пропускат катионите на калция, натрия и калия, които участват в преминаването на нервните импулси през неврона.
Как информацията влиза в нервната клетка
В процеса на пренос на електрически заряди, който е в основата на възбуждането и инхибирането, заедно с аксона участват и дендрити. Това са тези, които образуват синапси с клоните на дендритното дърво на други невроцити. Експериментално е установено, че дендритите са израстъци на цитоплазмата на клетката, покрити с мембрана. В него възникват слаби електрически импулси - потенциали на действие.
Благодарение на системата от къси процеси, една нервна клетка възприема и предава няколко хиляди от тези импулси, генерирани от синапсите. Това не е единствената функция на дендритите. Те също така обработват и интегрират информацията, влизаща в невроните, което осигурява регулиране и контрол, упражняван от нервната система върху всички органи и тъкани на човешкото тяло.
Тази статия разглежда скритите дефекти на оригиналната повърхност на металите и ефекта на различните методи за подготовка на повърхността върху качеството на хромирането.
Изследванията, описани по-долу, са извършени от автора през 90-те години и са развитие на откритията, направени от американски учени (за превод на статия от списание Plating and Surface Finishing, вижте www.galvanicworld.com в секцията Статии) .
Скрити дефекти на оригиналната повърхност, невидими по време на визуална проверка, могат да се появят при последващо огледално хромиране. В този случай са представени снимки от видеото на хромираните амортисьори на AvtoVAZ. Всички пръчки имаха еднаква лъскава повърхност без видими дефекти. След огледално хромиране се разкрива действителната повърхностна структура на стъблото.
Това явление има няколко обяснения. Първо, когато HDTV повърхността е втвърдена, процесът протича по спирална линия, т.е. на повърхността се редуват втвърдени и незакалени слоеве.
В този случай върху втвърдената повърхност се отлага по-лъскав и по-твърд хром. Вижте фиг. един.
Второ, по време на последващото шлайфане на втвърдената HFC повърхност, нейното качество във всяка област ще бъде различно. В закаления участък чистотата на повърхността е по-висока, а в незакалената зона, която има по-ниска твърдост, ако технологията на смилане е нарушена, са възможни дефекти: изгаряния, включвания на продукти за смилане и др. По правило в такива дефектни зони по време на хромирането се образуват пори. Вижте фиг. 2.
Нарушение на технологията на шлайфане може да бъде неправилно прибран шлифовъчен диск, който създава ясни пръстени с точкови дефекти върху третираната повърхност. Вижте фиг. 3.
Лоша подготовка на повърхността е възможна и в случай на биене на пръта по време на шлайфане, когато има неравномерно покритие на повърхността в диаметър. От страната, където се извършваше по-интензивна обработка, на повърхността се образуват жлебове, възможно е частично втвърдяване на повърхността, точкови изгаряния, осеяни с продукти за смилане и други дефекти. Вижте фиг. 4.
При шлайфане на пръта в центровете също има разлики в структурата на повърхността, както в средната част, така и по ръбовете на детайла. Вижте фиг. 5.
Други повърхностни дефекти могат да имат различен произход: пукнатини от втвърдяване, порьозност на основния метал и много други. д-р
Ефект от подготовката на повърхността върху качеството на хромирането
Служителите на лабораторията на АЕЦ "Галванус" са разработили технология и инструмент за нанасяне на дебелослойни хромови покрития (около 700 микрона). Решенията се оказаха доста ефективни.
На фиг. 6а показва появата на хромирано покритие с дебелина 400 микрона, получено върху повърхност, подготвена по традиционна технология (първоначална повърхност на хонингиране Ra = 0,7-0,8 микрона). Както се вижда, дендритите са ясно подредени според рисковете от хонинг.
На фиг. 6b показва напречен разрез на утайката по протежение на дендрита. Както можете да видите, центърът на образуване на дендрити е именно рискът, останал след хонингирането.
На същата част е обработена секция със специален инструмент. Грапавостта на повърхността практически не се променя, но става стабилна (Ra = 0,7 μm). Дебелина на покритието 400 микрона. Повърхността на хромирането има малки дендрити, които са разположени хаотично. На фиг. 6в показва външния вид на тази проба.
По-нататъшното усъвършенстване на технологията за подготовка на повърхността се състои в допълнително шлайфане на хонираната повърхност (Ra = 0,36-0,66 микрона) и обработка със специален инструмент (Ra = 0,27-0,39 микрона).
Получава се покритие с дебелина 700 микрона с незначителни дендрити. Външният вид на хромираното покритие е показан на фиг. 6г.
Разработената технология за подготовка на повърхността дава възможност за получаване на висококачествени дебелослойни хромирани покрития дори върху много грубо обработена първоначална повърхност. На фиг. 6д показва разрез с грубо обработена повърхност Ra = 3,93 микрона (степен 5 на чистота). Хромирането се извършва при плътност на тока 90 A / dm2. Получава се висококачествено покритие с дебелина 500 микрона.
По този начин при подходяща механична подготовка на повърхността е възможно да се получат висококачествени хромови покрития със значителна дебелина (без пори и дендрити), чието качество се определя не от макро- и микрогеометрията на повърхността, а от нейната наногеометрия. Получаването на повърхност за галванично покритие с дадена наногеометрия е възможно с помощта на определена технология, известна като галваномеханично хромиране, която избягва много дефекти на хромираното покритие, причинени от оригиналната повърхност.
Катедра по технология на металите и материалознание
Материалознание
Методически указания за изпълнение на лабораторни упражнения за студенти от всички специалности
Твер 2006г
Описана е техниката на провеждане на лабораторни работи по макроструктурния метод за изследване на метали. Дадени са препоръки за изпълнение и изисквания за изготвяне на доклад за лабораторната работа. Дават се контролни въпроси за самоподготовка на учениците по темата за работа.
Съставено от L.E. Афанасиева
© Тверска държава
Технически университет, 2006г
МЕТОД ЗА ИЗСЛЕДВАНЕ НА МАКРОСТРУКТУРНИ МЕТАЛИ (МАКРОАНАЛИЗ)
Обективен: да се запознаете с методологията за провеждане на макроструктурен анализ. Да се изследват характерните видове счупвания, макроструктурата на отлята и деформирана стомана върху макроразрези. Да се изследва връзката между естеството на макроструктурата и условията на нейното образуване и механичните свойства на стоманата.
Теоретично въведение
Макроструктурен анализ- изследване на структурата на метали и сплави с невъоръжено око или при малко увеличение с помощта на лупа.
Макроанализът се извършва чрез изследване на счупвания, макроразрези или външни повърхности на заготовки и части.
Макроанализът разкрива наличието в материала на макродефекти, възникнали на различни етапи от производството на отлети, ковани, щамповани и валцувани заготовки, както и причините и характера на разрушаването на детайлите.
С помощта на макроанализа се установява видът на фрактурата (вискозен, крехък); размер, форма и разположение на зърната от отлят метал; дефекти, които нарушават непрекъснатостта на метала (порьозност при свиване, газови мехурчета, кухини, пукнатини); химична хетерогенност на метала, причинена от процеси на кристализация или създадена от термична и химико-термична обработка; влакна в деформиран метал.
Методите за изпитване и оценка на макроструктурата на стоманени продукти са установени от GOST 10243-75.
Проучване на извивките.
Счупването е повърхност, образувана в резултат на разрушаването на метал. В зависимост от състава, структурата на метала, наличието на дефекти, условията на обработка и експлоатация на продуктите, счупванията могат да бъдат пластични, крехки и умора по природа.
Чупливразрушаването протича без забележима предходна пластична деформация. Формата на зърното не е изкривена и върху счупването се вижда оригиналният размер на металните зърна. Повърхността на крехката фрактура (фиг. 1, а) е лъскава, кристална. Счупването може да се случи през зърна (транскристална фрактура) или по границите на зърното (интеркристална или междукристална фрактура). Счупване по границите на зърното се получава, когато има неметални включвания (фосфиди, сулфиди, оксиди) или други утайки по границите, които намаляват здравината на границите на зърното. Крехкото счупване е най-опасно, тъй като се случва най-често при напрежения под границата на провлачване на материала.
Вискозен(Фиброзната) фрактура (фиг. 1, б) има неравно-загладен релеф и показва значителна пластична деформация, предшестваща счупването. Повърхността на счупването е матова, с малко, неразличимо око, зърно. Формата и размерът на металните зърна не могат да се преценят по вида на вискозното счупване.
Фрактура от умора(фиг. 2) се образува в резултат на продължително излагане на метала на циклично променящи се напрежения и деформации във времето. Счупването започва на повърхността (или близо до нея) локално, в местата на концентрация на напрежение (деформация). Пукнатина от умора се появява на места, където има концентратори на напрежение или дефекти (включване на шлака, пори и др.). Фрактурата се състои от център на счупване (място на образуване на микропукнатини) и две зони - умора и счупване.
Фокусът на разрушаване е в непосредствена близост до повърхността и има малък размер и гладка повърхност. Зоната на умора се образува от последователното развитие на пукнатина от умора. Зоната на умора се развива, докато напреженията в намаляващата работна секция се увеличат толкова много, че предизвикват нейното незабавно разрушаване. Този последен етап на унищожаване се характеризира със зона на прекъсване.
Методът за визуално (или при ниско увеличение) наблюдение на извивки се нарича фрактография. При счупвания макроструктурата се оценява чрез сравнение с нормативните макроструктури, дадени в GOST 10243-75, като се използват 25 параметъра. Определянето на вида, формата и цвета на счупването позволява да се характеризират много характеристики на структурата и обработката на материала.
Изследване на макроразрези.
МакросекцияПредставлява проба с равна заточена и гравирана повърхност, изрязана от изследваната площ на детайл или детайл. Получава се по следния начин. На металорежеща машина или ножовка се изрязва проба, една от плоските повърхности на която се изравнява с пила или върху повърхностно шлайф. След това пробата се смила ръчно или на шлифовъчна и полираща машина с шлифовъчна кърпа с различна големина на зърното. Шлифоването с една шкурка трябва да се извърши в една посока, след което останалият абразив трябва да се измие с вода. Преминавайки към по-фина кожа, завъртете пробата на 90 ° и извършете обработка, докато драскотините, образувани от предишната кожа, изчезнат напълно. Пробата се измива с вода, изсушава се и се подлага на дълбоко или повърхностно ецване. Съставът на някои реагенти за ецване е даден в Приложение 1.
Преди ецване пробата се обезмаслява и почиства, като правило, с етилов алкохол. ецването с повечето реактиви се извършва чрез потапяне на пробата в тях. В този случай трябва стриктно да спазвате правилата за безопасност. Реагентът, активно взаимодействащ с области, където има дефекти и неметални включвания, ги ецва по-силно и дълбоко. Повърхността на макроразреза е релефна. Това ецване се нарича Дълбок.
Повърхностноецването, извършено с по-малко агресивни реагенти, дава възможност за разкриване на ликвация в стомани, чугун и цветни сплави, т.е. химичната хетерогенност на материала, възникваща по време на неговото производство, макроструктурата на отлятия или деформиран метал, структурната хетерогенност на материала, подложен на термична или химико-термична обработка.
Изследване на дендритната макроструктура на отлят метал след дълбоко ецване.
Формата и размерът на зърната в слитъка зависят от условията на кристализация: температурата на течния метал, скоростта и посоката на отвеждане на топлината и примесите в метала. Растежът на зърното протича по дендритен (дървоподобен) модел (фиг. 3).
б)Ориз. 4. Структурата на металния слитък. а) Зависимост на броя на кристализационните центрове (c.c.) и скоростта на растеж на кристалите (r.s.) от степента на преохлаждане DТ. б) Макроструктура на слитъка: 1 - фини равноосни зърна (зона на кората), 2 - колонни дендрити, 3 - големи равноосни зърна, 4 - кухина на свиване, 5 - разхлабване на свиване, 6 - ликвация
зона.
Размерите на образуваните кристали зависят от съотношението на броя на образуваните кристализационни центрове и скоростта на растеж на кристалите при температурата на кристализация.
При равновесна температура на кристализация T pl, броят на образуваните кристализационни центрове и скоростта им на растеж са нула, така че процесът на кристализация не се осъществява.
Ако течността се преохлади до температура, съответстваща на DТ 1, тогава се образуват големи зърна (броят на образуваните центрове е малък, а скоростта на растеж е висока). С хипотермия до температура, съответстваща на DТ 2 – дребни зърна (образуват се голям брой кристализационни центрове и скоростта им на растеж е ниска).
Ако металът е много силно преохладен, тогава броят на центровете и скоростта на растеж на кристалите са нула, течността не кристализира и се образува аморфно тяло.
Кристализацията на кортикалната зона настъпва при условия на максимална хипотермия. Скоростта на кристализация се определя от големия брой кристализационни центрове. Образува се финозърнеста структура.
Растежът на кристалите във втората зона е насочен. Те растат перпендикулярно на стените на калъпа и се образуват дървовидни кристали - дендрити. Дендритите растат в посока, близка до посоката на отвеждане на топлината. Тъй като отделянето на топлина от некристализирания метал в средата на слитъка се изравнява в различни посоки, в централната зона се образуват големи дендрити с произволна ориентация.
В горната част на слитка се образува кухина за свиване, която трябва да бъде отрязана и претопена, тъй като металът е по-рехав (около 15 ... 20% от дължината на слитка).
Сплавите имат различен състав. По време на процеса на кристализация всички нискотопими примеси се изтласкват обратно към центъра на слитъка. Химическата хетерогенност в отделните зони на слитъка се нарича зонална сегрегация.
Подобна информация.
В интернет има много малко изображения на дендритната структура на металите, освен добре познатата снимка на кристала на Чернов и дори диаграми от учебника на A.P. Гуляев. Но вече, ако се занимавате със структурите на металите, тогава трябва да знаете как изглеждат. В такъв въпрос като науката за метали, никое описание не може да замени реални изображения на конструкции, тяхното разглеждане, разбиране, анализ.
Така, дендрити в метали... Преди всичко трябва да се каже, че дендритните структури се образуват като правило по време на кристализация от стопилка.
Кристализация от течностзапочва с появата на кристализационни центрове, т.е. точки, от които продължава по-нататъшното изграждане на кристали. В резултат на това от течността започват да се образуват кристални образувания от различен тип. В изключителни случаи се образува кристал, който има геометрично правилна форма - полиедър или полиедър. Това се случва, когато външните условия благоприятстват пълното развитие на кристала (във всички посоки).
При нормални условия се образуват кристали с неправилна форма, които се наричат кристалити. Има два вида кристалити... В един случай кристалитната форма се доближава до многостранна или придобива заоблена форма. Това образувание се нарича зърно. В друг случай кристалните образувания имат разклонена форма с празни пространства, напомнящи дърво. Те се наричат дендрити.
Дендритите са началният етап на образуване на кристали. Кристалът започва да се образува от центъра на кристализация. В този случай не се получава плътно опаковане на кристални групи в един кристал; отначало тези групи са свързани помежду си в определени посоки, образувайки осите на бъдещия кристал.
Ако условията на кристализация са такива, че пространствата между осите нямат време или не могат да бъдат запълнени, формата на дендрита се запазва и може да се наблюдава.
Дендритите (от гръцки δένδρον - дърво) са сложни кристални образувания с дървовидна разклонена структура (уикипедия - статия "Дендрит (кристал)"). Това определение е много подходящо - дендритите наистина имат разклонена структура, подобна на дърво. И това може да се докаже. Фигура 1 показва истински дендрит... Образува се в процеса на саморазпространяващ се високотемпературен синтез в системата Ni-Ti-O.
Снимка 1. Истински дендрит.
Дендритът е единичен кристал (т.е. един кристал). е показано на фигура 2. Първо се формират оси от първи ред, след това оси от втори ред възникват и растат върху тях. Следва - третият.
Фигура 2. Схема на образуване на дендрит.
Както можете да видите от снимките по-долу, дендрити в металпо форма наистина са "клонки". Понякога казват " клони на дендрити ".
Фигура 3. Дендрити в алуминиеви сплави: дендрити на алуминиев твърд разтвор и евтектичен Al-Si.
 |
 |
| Аустенитен чугун CHN15D7 | Хипоевтектичен чугун |
Фигура 4.
В истински кристал обикновено се виждат оси от първи и втори ред, трети - по-рядко (всъщност просто няма достатъчно време за тяхното образуване - кристализацията завършва). Като цяло, колкото повече поръчки се виждат, толкова по-бавно кристализира сплавта. Фигура 5 по-долу показва дендрит, съдържащ оси от три порядка. Третият ред не е напълно оформен, на места осите на третия ред са само очертани. Оста от първи порядък е зелена стрелка, оста от втори ред е синя, а оста от трети порядък е червена.
Фигура 5. Дендрити от различни разрядив силумин.
Дендритните структури на различните сплави са сходни.От вида на отлятата структура не винаги е възможно да се разбере каква сплав е, особено при малко увеличение. Например дендрити в стомана, чугун, мед и оксидни системи.
Фигура 6. Дендритна структура в различни сплави при увеличение от 100 x до 200 x.
Понякога дендритът има форма (прието е да се казва "морфология"), характерна за много специфични сплави. Например, в свръхевтектичен силумин (алуминиево-силициева сплав, съдържанието на силиций е повече от 11,7%), при леене в земята се образуват силициеви кристали с дендритна структура. Това са т.нар скелетни силициеви кристали... Понякога казват Силиконови скелети... При по-висока скорост на кристализация (леене в метална форма - охладителна форма), силициевите кристали вече имат многоъгълна форма. Има обаче изключения...
Фигура 7. Силициеви кристалив свръхевтектичен силумин.
При по-голямо увеличение сплавта се определя по-лесно: легиран силумин (дендрит от силициевата фаза), феритен чугун (дендрити от ферит), бабит ( антимонов дендрит). Четвъртата фигура не е лесна за идентифициране - тя е получената структура саморазпространяващ се високотемпературен синтез(вероятно дендритът на интерметалното съединение на фона на евтектиката).
Фигура 8. Типични дендрити в различни сплави.
Някой може да попита: защо толкова за дендритите?
Въпросът е, че на всеки материал е дадена определена структура, основана на практически цели. Например чугуните "работят" като отлети (могат да се деформират, но това не е предмет на тази статия). Стоманата обикновено се доставя в деформирано състояние. Лист, бар, лента, лента - всичко това са форми на доставка на стоманени полуфабрикати. За да се получат такива полуфабрикати, първоначално отлятата стомана се подлага на специална обработка под налягане при повишени температури. След такава обработка не трябва да има отлята структура. Следователно, ако е оцеляло, значи това е брак. Това е показано на фигура 9. Кръгът маркира отлятия "скелет" от стомана. Ще се върнем към тази тема в раздела Antiproduction.
Фигура 9. Останки лята конструкция от стомана R18(продукт - докоснете).
Дендритите трябва да се разпознават не само директно в сплавите, но и в помощните материали, например в сплавта на Ууд. Типът структура на сплавта на Ууд е различен. Зависи от състава, както и "прясно" това е сплав, или се използва повторно. Фигура 10 показва дендрити в сплавта на Уудпретопява се многократно. Естествено, такава сплав съдържа много "мръсотия", попаднала в сплавта по време на претопяването.
 |
 |
| а | б |
 |
 |
| v | г |
Фигура 10. Дендрити в сплавта на Ууд: а - изображение в светло поле; b-d - диференциален интерференционен контраст.
Моделите на лед винаги са разпознаваеми. Ледът е твърдата форма на водата, която се образува по време на кристализация (замразяване). Формите му са разнообразни. Между другото, ледени дендритиможе да се види във всяка замръзваща локва (трябва да се помни, че водата в температурния диапазон от 0 до 100 0 С е топене на лед).
Фигура 11. Дендрити от лед с различна морфология (снимка от стъкло).
Снежинките също са дендрити, само под формата на звезди.
Но по-долу са показани дендритите, които, за съжаление, не виждаме толкова, колкото усещаме. Това са ледени кристали по повърхността на тротоарни плочи. отгоре - вода. След слана дойде размразяване и започна да вали. Плочките не са имали време да се нагреят поради недостатъчната си топлопроводимост. Ето част от дъждовната вода и кристализирала.
Фигура 11. Ледени дендрити по повърхността на плочката, върху която всички падат.
Следните снимки са " дендрити върху метали". Фигура 13 показва резултатите от измиване на тънък участък от берилиев бронз с етилов алкохол (вместо вода) след ецване с наситен разтвор на калиев дихромат в сярна киселина. Измиването с алкохол е неуспешно, реагентът остава на повърхността и се суши. При различни увеличения на повърхността могат да се видят кристали калиев дихромат, които имат свой характерен цвят.
 |
 |
| а | б |
Фигура 13. Калиев дихромат дендритивърху проба от берилиев бронз BrB2.
