Глобулін і дендрити в хромові. Зародження та зростання кристалів. Дивитись що таке "Дендріт" в інших словниках
У чистих металах та евтектичних сплавах, а також у сплавах, що мають склад, що відповідає хімічному з'єднанню, при повільному охолодженні кристалізація відбувається за певної постійної температури. Інші сплави, як було показано вище, кристалізуються в деякому інтервалі температур, що визначається діаграмою стану (рис. 2.2).
Малюнок 2.3- форми зростання кристалів: а - ступінчаста, б - пориста, в - дендритна форма росту кристалів
Основною одиницею структури первинної кристалізації металу є зерно, що характеризується єдиною системою орієнтації атомів кристалічних ґрат і певними межами, що відокремлюють його від сусідніх зерен.
Форма кристалів, що ростуть у розплаві, залежить від переохолодження рідини, напряму тепловідведення, вмісту домішок у сталі та інших параметрів.
При малих швидкостях охолодження поверхня кордону затвердіння виходить гладкою з невеликими ступенями при середніх розвивається комірчаста структура і при великих – дендритна (рис. 2.3). На умови переходу від однієї структури до іншої впливають температурний градієнт у розплаві та твердій фазі. Чим більша швидкість кристалізації і менше температурний градієнт у розплаві, тим більша ймовірність утворення дендритної структури.
У сталевих зливках утворюється дендритна та пориста структура.
Дендритна будова кристалів у злитку виявили ще Д.К. Черновим в 1868 р. проти плоским фронтом затвердіння дендритна кристалізація є надзвичайно складний процес, пов'язані з геометричної формою дендритів, дифузією домішок, можливістю руху рідкої фази в междендритном просторі, утворенням нових неметалевих фаз (неметалічних включень) і інших. Дендритна структура впливає на розмір зерна та механічні властивості литої та деформованої сталі. На рис.2.4 наведені фотографії дендритів у великому сталевому злитку, виявлені після глибокого травлення металу. Видно, що в будові дендриту виділяється головна вісь першого порядку і осі другого, а іноді і третього порядку, що перехрещуються з нею.
Малюнок 2.4
Зростання дендриту, що утворюється на холодній поверхні і виступає в розплав, характеризується різною швидкістю зростання окремих площин кристалів. Швидко зростаючі поверхні утворюють шип, що виступає в розплав, що залишився. Теплота, що виділяється в переохолоджений розплав, кристалізації зростаючого кристала погіршує умови зростання інших прилеглих кристалів.
Спочатку дендрити дуже малі, навіть якщо твердіння йде порівняно повільно. Потім, коли процес затвердіння сповільнюється, зростання продовжують лише окремі гілки, осі яких збігаються із напрямом теплового потоку (рис.2.5). Інші гілки при цьому частково розчиняються таким чином, що довжина дендритів значно збільшується в міру затвердіння. Остаточна довжина дендритів визначається процесом їхнього укрупнення і може становити величину від кількох міліметрів до десятків сантиметрів.
Малюнок 2.5
Сучасні теорії спираються на дислокаційне зростання кристалів. На поверхні кристала в місці перетину гвинтової дислокації виникає сходинка, на якій, у порівнянні із заповненою площиною, є сприятливіші умови для утворення двовимірного зародка, що підтверджується наявністю на поверхні кристала спіралі росту. Заокруглення дислокаційної лінії викликається постійною швидкістю зростання у місці дислокаційної лінії та зниженням швидкості зростання у міру віддалення від неї.
Принаймні збільшення швидкості охолодження форми різних кристалів постійно ускладнюються. Для малих швидкостей охолодження характерні глобулярні чи округлі форми. Зі збільшенням швидкості охолодження форми кристалів стають неправильними, а процес їхнього зростання нестійким. При подальшому прискоренні охолодження виникають і стають дедалі чіткішими дендритні форми, а осі дендритів стають дедалі тоншими і відстані з-поміж них зменшуються. Зрештою, при найбільших швидкостях охолодження осі другого та третього порядку перестають утворюватися і виникають голчасті форми. Спостереження за швидкістю зростання дендритів показують, що осі їх ростуть з переважаючою поздовжньою швидкістю. Причому швидкість зростання осей першого порядку більша, ніж другого, а другого - більше ніж третього.
Загальна схема областей та зон у затвердювальному зливку наведена на рис.2.6. Ця схема передбачає послідовну кристалізацію металу за умов спрямованого тепловідведення.
Малюнок 2.6
У перший момент при заливці сталі, коли рідкий метал безпосередньо контактує з холодною стінкою виливниці, тонкий шар металу, що стикається зі стінкою виливниці, швидко переохолоджується до температури нижче за точку ліквідуса. Це призводить до виникнення та швидкого зростання великої кількості зародків кристалів, які утворюються на різних твердих частинках, у достатній кількості наявних у рідкій сталі та службовців аталізаторами зародження. Ширина кіркової зони визначається довжиною області термічного переохолодження і може становити величину близько 5-10 мм.
Виникла спочатку термічне переохолодження знижується зі зростанням кристалів кіркової зони. Коли переохолодження стає меншим від того, при якому дія каталізаторів вже не проявляється, можливе зростання тільки існуючих кристалів. У цьому випадку найбільш сприятливі умови зростання створюються лише для окремих кристалів, у яких головні напрямки росту збігаються з напрямком тепловідведення, що призводить до виникнення стовпчастої зони, що формується за умов послідовної кристалізації.
При цьому фронт затвердіння являє собою двофазну твердо-рідку область (діндрити, що виступають, з укладеною між їх осями рідиною), а ширина двофазної зони визначається інтервалом температур кристалізації (розподіл в ній твердої фази залежить від темпу кристалізації сплаву). Якщо гетерогенне зародокутворення відбувається слабко, а обламування дендритів мінімальне, що має місце при слабкій конвекції та високому температурному градієнті, виходить спрямований зростання стовпчастих дендритів.
Зростання кристалів стовпчастої зони супроводжується також зняттям термічного переохолодження теплотою кристалізації, що виділяється, і підвищенням концентрації легкоплавких розчинних домішок перед фронтом кристалізації, що призводить до виникнення концентраційного переохолодження. Останнє забезпечує подальше зростання стовпчастих кристалів, витягнута форма яких свідчить про відсутність цьому етапі умов освіти нових центрів зародку освіти. З розвитком процесу температурний градієнт у фронту кристалізації зменшується, а ступінь концентраційного переохолодження збільшується. В результаті створюються сприятливі умови для гетерогенного зародження нових зародків в обсязі розплаву з подальшим зростанням “життєздатних” кристалів (що мають розмір, трохи більший за критичний) за рахунок віддачі прихованої теплоти кристалізації переохолодженому розплаву. З цього моменту перед фронтом кристалізації починається об'ємна кристалізація, що утворює другу двофазну рідко-тверду область (кристали, зважені в розплаві).
Крім того, на цьому етапі може спостерігатися механічне обламування гілок дендритів, обумовлене рухом конвективних потоків рідкої сталі та підплавлення деяких гілок дендритного каркасу. При цьому частинки дендритів, що відокремилися, утворюють рідко-тверду область і служать самостійними зародками кристалізації.
Таким чином, затвердіння зливка є складним комплексом фізико-хімічних та теплофізичних процесів, вивчення яких – необхідна передумова для розробки оптимальних технологічних режимів виробництва злитків, що забезпечують високий вихід придатного металу та якість, що відповідає вимогам сучасних стандартів.
Нервова тканина, що складається з нейронів та нейроглії, виконує комплекс найбільш складних та відповідальних функцій: у ній виникають слабкі електричні імпульси, які потім передаються у м'язи та органи людини чи хребетних тварин. Клітини цієї тканини мають спеціальну будову. Воно забезпечує як виникнення процесів збудження та гальмування, і їх проведення. У нейробіології є таке визначення: дендрити – це відростки нервової клітини, які сприймають та передають інформацію до тіла нейрона. У цій роботі ми ознайомимося з сучасними уявленнями про механізми передачі в основних відділах нервової системи: головному та спинному мозку, а також вивчимо будову дендриту як однієї із складових частин нейроцитів.
Для цього розглянемо детальніше особливості структури нейрона, що є елементарною одиницею нервової тканини.
Як будова нейроцита пов'язана з його функціями
Підтвердили факт високої спеціалізації та складного устрою відкритої біологічної системи, названої нервовою клітиною. Вона містить тіло (сома), одну довгу гілку - аксон і безліч коротких відростків. Кожен із них з'єднаний з цитоплазмою тіла нейрона. Це дендрит. Структура та зовнішній вигляд сукупності коротких відростків нагадує крону дерева. По ним до тіла нейрона через синапс надходять біоелектричні потенціали від інших нервових клітин.
Морфологія та типи
Відповідно до сучасних досліджень гістології, дендрити - це розгалужені закінчення нейроцита, які приймають, а й передають інформацію, закодовану як електричних імпульсів, по багатоканальної системі анатомічно і функціонально взаємозалежних нервових клітин. Вони містять велику кількість білоксинтезуючих органел - рибосом. Деякі види коротких відростків, наприклад, у пірамідальних нейроцитах, покриті спеціальними структурами - шипиками.
Згідно з класифікацією, запропонованою іспанським нейрогістологом С. Рамон-і-Кахалем, два дендрити можуть відходити від тіла нервової клітини в протилежні сторони (двополярні нейроцити). Якщо ж дендритів багато, то вони розходяться від радіально. Така будова притаманна інтернейронів. У мозочкових клітинах Пуркіньє відростки виходять із тіла нейроцита у вигляді віяла. Кожен дендрит, структура якого тривимірна, відрізняється від сусідніх гілок завбільшки електричних зарядів, акумульованих на ньому.
На що впливає розгалуженість нервових відростків
Тіло нейрона є універсальним передавальним і одночасно приймаючим біологічним об'єктом. Обсяг (насамперед інформації) прямо пропорційний кількості вхідних нервових імпульсів. Вони визначаються за рівнем розгалуження дендритного дерева. Тому дендрити – це структури нейроцита, що грають інтегративну функцію.
Більш того, відростки розширюють площу контакту нервових клітин між собою. Додаткове ж утворення синапсів у рази підвищує ефективність роботи всіх відділів, як головного та спинного мозку, так і нервової системи загалом.
Будова дендриту
З вивчення мікроскопічних препаратів нервових клітин встановили, більшість відростків мають циліндричну форму. Їхній діаметр у середньому становить 0,9 мкм. Довжина дендритів варіює у межах. Наприклад, зірчасті нейрони сірої речовини кори головного мозку мають короткі (не більше 200 мкм) гілки дендритного дерева, тоді як відростки рухового нейрона, що входить у передні роги спинного мозку, становлять близько 2 мм.
Спеціальні освіти - шипики, що формуються на гілках нейроцитів, призводять до появи великої кількості синапсів - щілинних місць контакту з аксоном, дендритом або сомою іншого нейрона. Синапси можуть розташовуватися на тілі дендриту і називаються стовбуровими або безпосередньо на його шипиках. Як ми вже знаємо, дендрити – це розгалужені відростки нейроцитів, здатні приймати збудження. Передача біопотенціалів відбувається в них за допомогою молекул хімічних сполук - медіаторів, наприклад, ГАМК або ацетилхоліну. У мембрані, що покриває дендрит, виявлені іонні канали, що вибірково пропускають катіони кальцію, натрію і калію, що беруть участь у проходженні нервових імпульсів через нейрон.
Як інформація надходить у нервову клітину
У процесі передачі електричних зарядів, що лежить в основі збудження та гальмування, поряд з аксоном беруть участь і дендрити. Це утворюють синапси з гілками дендритного дерева інших нейроцитів. Досвідченим шляхом встановлено, що дендрити є виростами цитоплазми клітини, вкриті мембраною. У ній виникають слабкі електричні імпульси – потенціали дії.
Завдяки системі коротких відростків одна нервова клітина сприймає та передає кілька тисяч таких імпульсів, що генеруються синапсами. Не єдина функція дендритів. Вони також обробляють та поєднують інформацію, що надходить у нейрони, що забезпечує регуляцію та контроль, що здійснюється нервовою системою над усіма органами та тканинами людського організму.
Ця стаття розглядає приховані дефекти вихідної поверхні металів та вплив різних способів підготовки поверхні на якість хромового покриття.
Дослідження, описані нижче, були проведені автором у 90-х роках і є розвитком відкриттів, зроблених американськими вченими (переклад статті з журналу «Plating and surface finishing» див. на порталі www.galvanicworld.com у розділі «статті»).
Приховані дефекти вихідної поверхні, непомітні при візуальному огляді, можуть виявлятись при подальшому дзеркальному хромуванні. В даному випадку представлені фотографії із відеофільму хромованих штоків амортизаторів АВТОВАЗ. Усі штоки мали рівномірну блискучу поверхню без видимих дефектів. Після дзеркального хромування виявилася дійсна структура поверхні штока.
Це має кілька пояснень. По-перше, при загартуванні поверхні ТВЧ, процес проходить гвинтовою лінії, тобто. на поверхні чергуються загартовані та незагартовані шари.
При цьому на загартованій поверхні осідає більш блискучий і твердіший хром. рис. 1.
По-друге, при подальшому шліфуванні загартованої поверхні ТВЧ її якість на кожній ділянці буде різною. На загартованій ділянці чистота поверхні вища, а на загартованій ділянці, яка має меншу твердість, при порушенні технології шліфування можливі дефекти: припали, вкраплення продуктів шліфування тощо. Як правило, на таких дефектних ділянках при хромуванні утворюються пори. рис. 2.
Порушенням технології шліфування може бути погано заправлене коло шліфування, яке на оброблюваній поверхні створює чіткі кільцеві ризики з точковими дефектами. рис. 3.
Неякісна підготовка поверхні також можлива у разі биття штока під час шліфування, коли виникає нерівномірна обробка поверхні по діаметру. На боці, де мала місце більш інтенсивна обробка, на поверхні утворюються виїмки, можливі часткова наклеп поверхні, точкові припали, вкраплення продуктів шліфування та інші дефекти. рис. 4.
При шліфуванні штока в центрах також спостерігаються відмінності у структурі поверхні, як у середній частині, так і по краях деталі. рис. 5.
Інші дефекти поверхні можуть мати різну природу походження: загартовані тріщини, пористість вихідного металу та багато інших. ін.
Вплив підготовки поверхні на якість хромового покриття
Співробітниками лабораторії НВП «Гальванус» було розроблено технологію та інструмент для нанесення товстошарових хромових покриттів (близько 700 мкм). Рішення виявилися досить ефективними.
На рис. 6а показаний зовнішній вигляд хромового покриття завтовшки 400 мкм, отриманого на поверхні, підготовленої за традиційною технологією (початкова поверхня хонінгування Rа=0,7-0,8 мкм). Як видно, дендрити розташовуються чітко за хонінгувальними ризиками.
На рис. 6б показаний поперечний розріз осаду дендриту. Як видно, центром освіти дендриту є саме ризик, залишений після хонінгування.
На цій же деталі було оброблено ділянку спеціальним інструментом. Шорсткість поверхні практично не змінилася, але стала стабільною (Rа=0,7 мкм). Товщина покриття 400 мкм. Поверхня хромового покриття має незначні за розміром дендрити, які розташовані хаотично. На рис. 6в представлений зовнішній вигляд даного зразка.
Подальше вдосконалення технології підготовки поверхні полягало у додатковому шліфуванні хонінгованої поверхні (Rа=0,36-0,66 мкм) та обробці спеціальним інструментом (Rа=0,27-0,39 мкм).
Отримано покриття товщиною 700 мкм із незначними дендритами. Зовнішній вигляд хромового покриття подано на рис. 6г.
Розроблена технологія підготовки поверхні дозволяє отримувати якісні товстошарові хромові покриття навіть дуже грубо обробленої вихідної поверхні. На рис. 6д зображено ділянку з грубо обробленою поверхнею Ra=3,93 мкм (5 кл. чистоти). Хромування проводилося при щільності струму 90 А дм2. Отримано якісне покриття завтовшки 500 мкм.
Таким чином, при відповідній механічній підготовці поверхні можливе одержання якісних хромових покриттів значної товщини (без пір і дендритів), якість яких визначається не макро- та мікрогеометрією поверхні, а її наногеометрією. Одержання поверхні під гальванопокриття із заданою наногеометрією можливе за певною технологією, відомою як гальваномеханічне хромування, яка дозволяє уникнути багатьох дефектів хромового покриття, зумовлених вихідною поверхнею.
Кафедра технології металів та матеріалознавства
Матеріалознавство
Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи для студентів усіх спеціальностей
Тверь 2006
Викладено методику виконання лабораторної роботи з макроструктурного методу дослідження металів. Наведено рекомендації щодо виконання та вимоги до оформлення звіту з лабораторної роботи. Надано контрольні питання для самостійної підготовки студентів за темою роботи.
Упорядник: Л.Є. Афанасьєва
© Тверський державний
технічний університет, 2006
МАКРОСТРУКТУРНИЙ МЕТОД ДОСЛІДЖЕННЯ МЕТАЛІВ (МАКРОАНАЛІЗ)
Мета роботи: ознайомитись із методикою проведення макроструктурного аналізу. Вивчити характерні види зламів, макроструктуру литої та деформованої сталі на макрошліфах. Вивчити зв'язок характеру макроструктури з умовами її формування та механічними властивостями сталі.
Теоретичне введення
Макроструктурний аналіз- Вивчення будови металів і сплавів неозброєним оком або при невеликому збільшенні, за допомогою лупи.
Макроаналіз проводять шляхом вивчення зламів, макрошліфів або зовнішніх поверхонь заготовок та деталей.
Макроаналіз дозволяє виявити наявність у матеріалі макродефектів, що виникли на різних етапах виробництва литих, кованих, штампованих та катаних заготовок, а також причини та характер руйнування деталей.
За допомогою макроаналізу встановлюють вид зламу (в'язкий, тендітний); величину, форму та розташування зерен литого металу; дефекти, що порушують суцільність металу (садинну пористість, газові бульбашки, раковини, тріщини); хімічну неоднорідність металу, викликану процесами кристалізації або створену термічною та хіміко-термічною обробкою; волокна у деформованому металі.
Методи випробувань та оцінки макроструктури сталевих виробів встановлені ГОСТ 10243-75.
Вивчення зламів.
Зламом називається поверхня, що утворюється внаслідок руйнування металу. Залежно від складу, будови металу, наявності дефектів, умов обробки та експлуатації виробів злами можуть мати в'язкий, тендітний та втомний характер.
Крихкеруйнування протікає без помітної попередньої пластичної деформації. Форма зерна не спотворюється і на зламі видно вихідний розмір зерен металу. Поверхня тендітного зламу (рис. 1, а) блискуча, кристалічна. Руйнування може відбуватися через зерна (транскристалічний злам), або за межами зерен (інтеркристалічний або міжкристалічний злам). Руйнування за межами зерен має місце за наявності на межах неметалічних включень (фосфіди, сульфіди, оксиди) або інших виділень, що знижують міцність меж зерна. Крихке руйнування найбільш небезпечне, тому що відбувається найчастіше при напругах нижче межі плинності матеріалу.
В'язкий(волокнистий) злам (рис. 1, б) має бугристо-згладжений рельєф і свідчить про значну пластичну деформацію, що передує руйнуванню. Поверхня зламу матова, з дрібним, невиразним оком, зерном. По виду в'язкого зламу не можна судити про форму і розміри зерен металу.
Втомний злам(рис.2) утворюється в результаті тривалого впливу на метал напруг, що циклічно змінюються в часі, і деформацій. Руйнування починається на поверхні (або поблизу неї) локально, у місцях концентрації напруг (деформації). Втомна тріщина виникає в місцях, де є концентратори напруги або дефекти (шлакове включення, пори і т.п.). Злам складається з вогнища руйнування (місця утворення мікротріщин) та двох зон – втоми та долому.
Осередок руйнування примикає до поверхні і має невеликі розміри та гладку поверхню. Зону втоми формує послідовний розвиток тріщини втоми. Зона втоми розвивається доти, поки в робочому перерізі напруги, що зменшується, зростуть настільки, що викличуть його миттєве руйнування. Цю останню стадію руйнування характеризує зона долому.
Метод візуального (або за невеликих збільшеннях) спостереження зламів називають фрактографією. На зламах макроструктуру оцінюють шляхом порівняння з нормативними макроструктурами, які наведені в ГОСТ 10243-75, за 25 параметрами. Визначення виду, форми та кольору зламу дозволяє характеризувати багато особливостей будови та обробки матеріалу.
Вивчення макрошліфів.
Макрошліф– це зразок із плоскою шліфованою та протруєною поверхнею, вирізаний з досліджуваної ділянки деталі або заготовки. Його одержують наступним чином. На металорізальному верстаті або ножівкою вирізають зразок, одну з плоских поверхонь якого вирівнюють напилком або на плоскошліфувальному верстаті. Потім зразок шліфують вручну або на шліфувально-полірувальному верстаті шліфувальною шкіркою різної зернистості. Шліфування однією шкіркою потрібно проводити в одному напрямку, після чого слід змити залишки абразиву водою. Переходячи на дрібнішу шкірку, повертають зразок на 90 про проводять обробку до повного зникнення рисок, утворених попередньою шкіркою. Зразок промивають водою, просушують і піддають глибокому чи поверхневому травленню. Склад деяких реактивів для травлення наведено у Додатку 1.
Перед травленням зразок знежирюють та очищають, як правило, етиловим спиртом. Травлення більшістю реактивів здійснюють, занурюючи у них зразок. При цьому слід суворо дотримуватись правил техніки безпеки. Реактив, активно взаємодіючи з ділянками, де є дефекти та неметалеві включення, протруює їх сильніше та глибше. Поверхня макрошліфа виходить рельєфною. Таке травлення називається глибоким.
Поверхневетравлення, яке проводиться менш агресивними реактивами, дозволяє виявити в сталях, чавунах та кольорових сплавах ліквацію, тобто. хімічну неоднорідність матеріалу, що виникає при його виробництві, макроструктуру литого або деформованого металу, структурну неоднорідність матеріалу, підданого термічній або хіміко-термічній обробці.
Вивчення дендритної макроструктури литого металу після глибокого травлення.
Форма та розмір зерен у злитку залежать від умов кристалізації: температури рідкого металу, швидкості та напрямки відведення тепла, домішок у металі. Зростання зерна відбувається за дендритною (деревоподібною) схемою (рис. 3).
б)Мал. 4. Будова металевого зливка. а) Залежність числа центрів кристалізації (ч.ц.) та швидкості зростання кристалів (с.р.) від ступеня переохолодження DТ. б) Макроструктура зливка: 1 – дрібні рівноосні зерна (кіркова зона), 2 – стовпчасті дендрити, 3 – великі рівноосні зерна, 4 – садинна раковина, 5 – садинна пухкість, 6 – лікваційна
зона.
Розміри кристалів, що утворилися, залежать від співвідношення числа центрів кристалізації, що утворилися, і швидкості росту кристалів при температурі кристалізації.
При рівноважній температурі кристалізації Т пл число центрів кристалізації, що утворилися, і швидкість їх зростання дорівнюють нулю, тому процесу кристалізації не відбувається.
Якщо рідина переохолодити до температури, що відповідає DТ 1 , то утворюються великі зерна (кількість центрів, що утворилися, невелика, а швидкість зростання - велика). При переохолодженні до температури відповідної DТ 2 – дрібне зерно (утворюється велика кількість центрів кристалізації, а швидкість їх зростання невелика).
Якщо метал дуже сильно переохолодити, то кількість центрів і швидкість зростання кристалів дорівнюють нулю, рідина не кристалізується, утворюється аморфне тіло.
Кристалізація кіркової зони йде в умовах максимального переохолодження. Швидкість кристалізації визначається великою кількістю центрів кристалізації. Утворюється дрібнозерниста структура.
Зростання кристалів у другій зоні має спрямований характер. Вони ростуть перпендикулярно стінкам виливниці, утворюються деревоподібні кристали – дендрити. Зростають дендрити у напрямі, близькому до напрямку тепловідведення. Так як тепловідведення від металу, що не закристалізувався, в середині зливка в різні сторони вирівнюється, то в центральній зоні утворюються великі дендрити з випадковою орієнтацією.
У верхній частині зливка утворюється садибна раковина, яка підлягає відрізку і переплавленню, оскільки метал більш пухкий (близько 15 ... 20% від довжини зливка).
Зливки сплавів мають неоднаковий склад. У процесі кристалізації всі легкоплавкі домішки відтісняються до центру зливка. Хімічна неоднорідність за окремими зонами зливка називається зональною ліквацією.
Подібна інформація.
зображень дендритної структури металів в Інтернеті дуже мало, крім відомої фотографії кристала Чернова, та ще схеми з підручника А.П. Гуляєва. Але якщо займатися структурами металів, то треба знати, як вони виглядають. У такій справі, як металознавство, жодний опис не замінить реальних зображень структур, їх розгляду, осмислення, аналізу.
Отже, дендрити в металах. Насамперед слід сказати, що дендритні структури формуються, зазвичай, при кристалізації з розплаву.
Кристалізація з рідинипочинається появою центрів кристалізації, тобто. точок, з яких продовжується подальша побудова кристалів. Внаслідок цього з рідини починають формуватися кристалічні утворення різного виду. У виняткових випадках формується кристал, що має геометрично правильну форму - багатогранника чи поліедра. Це відбувається у тих випадках, коли зовнішні умови сприяють повному розвитку кристала (в усіх напрямках).
У нормальних умовах формуються кристали неправильних обрисів, які називають кристаллітами. Розрізняють кристаліти двох видів. В одному випадку форма кристаліту наближається до багатогранної, або приймає округлі обриси. Така освіта називається зерном. В іншому випадку кристалічні утворення мають гіллясту форму із незаповненими проміжками, що нагадує деревце. Їх називають дендритами.
Дендрити є початковою стадією формування кристала. Кристал починає формуватися від центру кристалізації. При цьому не виходить щільне укладання кристалічних груп одного кристала; спочатку ці групи зв'язуються одна з одною за певними напрямами, утворюючи осі майбутнього кристала.
Якщо умови кристалізації такі, що простору між осями не встигають або можуть заповнитися, форма дендриту зберігається і його можна спостерігати.
Дендрити (від грец. δένδρον — дерево) — складнокристалічні утворення деревоподібної структури, що гілкується (wikipedia - стаття «Дендрит(кристал)»). Це визначення дуже вдале - дендрити дійсно мають структуру, що гілкується, схожу на деревце. І це можна довести. На малюнку 1 показано справжнісінький дендрит. Він сформувався в процесі високорозповсюджуваного високотемпературного синтезу в системі Ni-Ti-O.
Малюнок 1. Справжній дендрит.
Дендрит є монокристалом (тобто одним кристалом). представлена малюнку 2. Спочатку формуються осі першого порядку, потім ними зароджуються і збільшуються осі другого порядку. Далі – третього.
Малюнок 2. Схема формування дендриту.
Як видно з наведених нижче малюнків, дендрити в металіформою справді є «гілочки». Іноді кажуть гілки дендритів".
Малюнок 3. Дендрити в алюмінієвих сплавах: дендрити алюмінієвого твердого розчину та евтектика Al-Si.
 |
 |
| Аустенітний чавун ЧН15Д7 | Доевтектичний чавун |
Малюнок 4.
У реальному кристалі зазвичай видно осі першого і другого порядків, третього - рідше (по суті, на формування просто не вистачає часу - кристалізація закінчується). Загалом чим більше порядків видно, тим повільніше кристалізувався сплав. Нижче малюнку 5 показаний дендрит, що містить осі трьох порядків. Третій порядок сформований в повному обсязі, у деяких місцях осі третього порядку лише намічаються. Ось першого порядку – зелена стрілка, другого – синя, третього – червона.
Малюнок 5. Дендрити різних порядківв силумін.
Дендритні структури різних сплавів подібні.По виду литої структури який завжди можна зрозуміти, який це метал, особливо у невеликому збільшенні. Наприклад, дендрити в сталі, чавуні, міді та оксидній системі.
Малюнок 6. Дендритна структура у різних сплавах зі збільшенням від 100 x 200 x.
Іноді дендрит має форму (прийнято говорити "морфологію"), властиву цілком певним сплавам. Наприклад, в заевтектичному силумін (сплав алюміній-кремній. вміст кремнію більше 11,7%) при литті в землю формуються кристали кремнію, що мають дендритну будову. Це так звані скелетні кристали кремнію. Іноді кажуть «скелетики» кремнію. За більш високої швидкості кристалізації (лиття в металеву форму - кокіль) кристали кремнію вже мають полігональну форму. Зустрічаються, щоправда, і винятки...
Малюнок 7. Кристали кремніюв заевтектичному силумін.
При більшому збільшенні сплав легше визначити: легований силумін (дендрит кремнистої фази), феритний чавун (дендрити фериту), бабіт ( дендрит сурми). Четвертий малюнок ідентифікувати не просто – це структура, отримана високопоширюваним високотемпературним синтезом(Можливо, дендрит інтерметаліду на тлі евтектики).
Рисунок 8. Характерні дендрити у різних сплавах.
Можна було б запитати: навіщо так багато про дендрити?
Справа в тому, що кожному матеріалу надають певну структуру, виходячи з практичних цілей. Наприклад, чавуни "працюють" у литому стані (їх можна і деформувати, але це не є темою цієї статті). Сталь, як правило, постачається у деформованому стані. Лист, пруток, смуга, стрічка - все це форми постачання сталевих напівфабрикатів. Для отримання таких напівфабрикатів вихідно лита сталь проходить спеціальну обробку тиском за підвищених температур. Литою структури після такої обробки не повинно бути. Тому якщо вона збереглася, то це шлюб. Це показано на рис.9. Окружністю відзначений литий "скелетик" у сталі. Ми ще повернемося до цієї теми у розділі "Антипродукція".
Рисунок 9. Залишки литої структури сталі Р18(виріб - мітчик).
Дендрити повинні бути пізнаваними не тільки безпосередньо в сплавах, а й у допоміжних матеріалах, наприклад, у сплаві Вуда. Вид структури металу Вуда буває різним. Це залежить від складу, а також "свіжий" це сплав, або багаторазово використаний. На малюнку 10 показано дендрити в сплаві Вуда, багаторазово переплавленому. Природно, що в такому сплаві досить багато "бруду", що потрапив у сплав під час переплавів.
 |
 |
| а | б |
 |
 |
| в | г |
Малюнок 10. Дендрити в сплаві Вуда: а - світлопольне зображення; б-г - диференційно-інтерференційний контраст.
Крижані візерунки впізнавані завжди. Лід - це тверда форма існування води, що утворюється у процесі кристалізації (замерзання). Форми її різноманітні. До речі, дендрити льодуможна бачити в кожній замерзаючій калюжі (слід пам'ятати, що вода в інтервалі температур від 0 до 100 0 С являє собою розплав льоду).
Малюнок 11. Дендрити льоду різної морфології (фото зі скла).
Сніжинки - це теж дендрити, Тільки у формі зірочок.
А ось нижче показані дендрити, які ми, на жаль, не так бачимо, як відчуваємо. Це криштали льоду на поверхні тротуарної плитки. всерха - вода. Після морозу настала відлига, пішов дощ. Плитка нагрітися не встигла через свою недостатню теплопровідність. Ось частина дощової води і закристалізувалась.
Малюнок 11. Дендрити льоду на поверхні плитки, де всі падають.
Наступні фотографії - це " дендрити на металахНа малюнку 13 представлені результати промивання шліфу берилієвої бронзи етиловим спиртом (замість води) після травлення насиченим розчином біхромату калію в сірчаній кислоті. Промивання спиртом не вдалося, реактив залишився на поверхні і висох. При різних збільшеннях на поверхні можна бачити кристали біхромату калію. Вони мають свій характерний колір.
 |
 |
| а | б |
Малюнок 13. Дендрити біхромату каліюна зразку берилієвої бронзи БрБ2.
