Kristályosodás. Az előadás során megismerjük

Hasonló dokumentumok
Anyagtudomány. Ötvözetek egyensúlyi diagramjai (állapotábrák)

Makroszkópos tulajdonságok, jelenségek, közvetlenül mérhető mennyiségek leírásával foglalkozik (például: P, V, T, összetétel).

Termodinamika (Hőtan)

Légköri termodinamika

Hősugárzás. 2. Milyen kölcsönhatások lépnek fel sugárzás és anyag között?

Rugalmas hullámok terjedése. A hullámegyenlet és speciális megoldásai

f = n - F ELTE II. Fizikus 2005/2006 I. félév

Kémiai egyensúly. Fizikai kémia előadások 6. Turányi Tamás ELTE Kémiai Intézet. ν j sztöchiometriai együttható

A termodinamika I. főtétele

1. TRANSZPORTFOLYAMATOK

A Coulomb-törvény : ahol, = coulomb = 1C. = a vákuum permittivitása (dielektromos álladója) k 9 10 F Q. elektromos térerősség : ponttöltés tere :

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

III. Differenciálszámítás

Fázisátalakulás Fázisátalakulások diffúziós (egyedi atomi mozgás) martenzites (kollektív atomi mozgás, diffúzió nélkül)

Termodinamikai bevezető

Fázisátalakulások vizsgálata

3. Az Sn-Pb ötvözetek termikus analízise, fázisdiagram megszerkesztése. Előkészítő előadás

t 2 Hőcsere folyamatok ( Műv-I o. ) Minden hővel kapcsolatos művelet veszteséges - nincs tökéletes hőszigetelő anyag,

Az előadás vázlata:

Értelmezzük az alábbi jól ismert fogalmakat! Legkisebb kényszer elve, egyensúly eltolása, tömeghatás törvénye, Le Chatelier-Brown elv

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI IV.

Diffúzió. Diffúzió. Diffúzió. Különféle anyagi részecskék anyagon belüli helyváltoztatása Az anyag lehet gáznemű, folyékony vagy szilárd

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

Határfelületi jelenségek. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 3. Általános anyagszerkezeti ismeretek. N m J 2

Elektrokémia 02. (Biologia BSc )

Határfelületi jelenségek. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 3. Általános anyagszerkezeti ismeretek E A J 2. N m

Elektrokémia 03. (Biologia BSc )

Műszaki hőtan I. ellenőrző kérdések

OPTIKA. Elektromágneses hullámok. Dr. Seres István

Kristálytan (Ideális rács)

Műszaki termodinamika I. 2. előadás 0. főtétel, 1. főtétel, termodinamikai potenciálok, folyamatok

Dinamikus modellek felállítása mérnöki alapelvek segítségével

Fázisátalakulások vizsgálata

Egy részecske mozgási energiája: v 2 3 = k T, ahol T a gáz hőmérséklete Kelvinben 2 2 (k = 1, J/K Boltzmann-állandó) Tehát a gáz hőmérséklete

A vas-oxidok redukciós folyamatainak termodinamikája

A termodinamika I. főtétele

Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia

Művelettan 3 fejezete

A TERMODINAMIKA I. AXIÓMÁJA. Egyszerű rendszerek egyensúlya. Első észrevétel: egyszerű rendszerekről beszélünk.

A munkavégzés a rendszer és a környezete közötti energiacserének a D hőátadástól eltérő valamennyi más formája.

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Előszó.. Bevezetés. 1. A fizikai megismerés alapjai Tér is idő. Hosszúság- és időmérés.

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 5. Általános anyagszerkezeti ismeretek Fémek, ötvözetek

Molekuláris dinamika I. 10. előadás

2. Energodinamika értelmezése, főtételei, leírási módok

Kétalkotós ötvözetek. Vasalapú ötvözetek. Egyensúlyi átalakulások.

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK március 27.

q=h(termékek) H(Kiindulási anyagok) (állandó p-n) q=u(termékek) U(Kiindulási anyagok) (állandó V-n)

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

1. Mi a termodinamikai rendszer? Miben különbözik egymástól a nyitott és a zárt termodinamikai

Fázisátalakulások vizsgálata

Hőtan I. főtétele tesztek

Energia. Energiamegmaradás törvénye: Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Az energia nem keletkezik, nem is szűnik meg, csak átalakul.

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

Mérésadatgyűjtés, jelfeldolgozás.

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

A szilárd testek alakja és térfogata észrevehetően csak nagy erő hatására változik meg. A testekben a részecskék egymáshoz közel vannak, kristályos

9. ábra. A 25B-7 feladathoz

Katalízis. Tungler Antal Emeritus professzor 2017

Az α értékének változtatásakor tanulmányozzuk az y-x görbe alakját. 2 ahol K=10

Bevezető megjegyzések

Általános kémia képletgyűjtemény. Atomszerkezet Tömegszám (A) A = Z + N Rendszám (Z) Neutronok száma (N) Mólok száma (n)

4 A. FELÜLETI FESZÜLTSÉG MÉRÉSE BUBORÉKNYOMÁSOS MÓDSZERREL

Égés és oltáselmélet I. (zárójelben a helyes válaszra adott pont)

Az atomok vonalas színképe

Makromolekulák fizikája

Követelmények: f - részvétel az előadások 67 %-án - 3 db érvényes ZH (min. 50%) - 4 elfogadott laborjegyzőkönyv

Kémiai reakciók sebessége

Ón-ólom rendszer fázisdiagramjának megszerkesztése lehűlési görbék alapján

A Maxwell-féle villamos feszültségtenzor

5. IDŐBEN VÁLTOZÓ ELEKTROMÁGNESES TÉR

XV. Tornyai Sándor Országos Fizikai Feladatmegoldó Verseny a református középiskolák számára Hódmezővásárhely, április

Reológia Mérési technikák

Mozgás centrális erőtérben

Műszaki hőtantermodinamika. Műszaki menedzsereknek. BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

FIZIKA. Ma igazán feltöltődhettek! (Elektrosztatika) Dr. Seres István

Reakciókinetika. aktiválási energia. felszabaduló energia. kiindulási állapot. energia nyereség. végállapot

Elméleti kérdések 11. osztály érettségire el ı készít ı csoport

Az elemeket 3 csoportba osztjuk: Félfémek vagy átmeneti fémek nemfémek. fémek

Fizika feladatok. 1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből november 28. Hővezetés, hőterjedés sugárzással. Ideális gázok állapotegyenlete

FÁZISÁTALAKULÁSOK ábra Tiszta fém hűlésgörbéje.

Anyagismeret 2016/17. Diffúzió. Dr. Mészáros István Diffúzió

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás I.

A kémiai és az elektrokémiai potenciál

Termokémia, termodinamika

Fázisátalakulások. A víz fázisai. A nem közönséges (II-VIII) jég kristálymódosulatok csak több ezer bar nyomáson jelentkeznek.

1. feladat Alkalmazzuk a mólhő meghatározását egy gázra. Izoterm és adiabatikus átalakulásokra a következőt kapjuk:

Eötvös József Főiskola Műszaki Fakultás

Spontaneitás, entrópia

Lendület. Lendület (impulzus): A test tömegének és sebességének szorzata. vektormennyiség: iránya a sebesség vektor iránya.

α v e φ e r Név: Pontszám: Számítási Módszerek a Fizikában ZH 1

Az energia. Energia : munkavégző képesség (vagy hőközlő képesség)

2. A hőátadás formái és törvényei 2. A hőátadás formái Tapasztalat: tűz, füst, meleg edény füle, napozás Hőáramlás (konvekció) olyan folyamat,

FIZIKA. Ma igazán feltöltődhettek! (Elektrosztatika) Dr. Seres István

tema09_

Univerzalitási osztályok nemegyensúlyi rendszerekben, Ódor Géza

tema09_

Átírás:

nyagszekezettan és anyagvizsgálat 16/17 istályosodás D. zabó Péte János szpj@eik.bme.hu z előadás soán megismejük temodinamikai alapfogalmakat; homogén és a heteogén magképződés jelenségét, a csíaképződés jellemzőit; z egyfázisú endsze lehűlési göbéjét; poliédees, dendites, szfeolitos kistályosodás folyamatát; z egykistály előállításának folyamatát. istályosodás: Olyan fázisátalakulás, amelyben folyadék fázis szilád fázissá alakul át. 1

emodinamikai alapfogalmak emodinamikai endsze: a tének a vizsgálat számáa elkülönített észe. lkotó vagy komponens: a endszet alkotó atom vagy molekula fajták. Fázis: a temodinamikai endsze olyan észe, amelynek fizikai és kémiai tulajdonságai minden pontjában azonosak, és amelyet a endsze többi észétől fázishatá választ el. z egy fázist tatalmazó endsze homogén, a több fázist tatalmazó heteogén. Állapottényező: a temodinamikai endsze állapotát meghatáozó paaméteek. őméséklet ( ), nyomás (p), téfogat (), koncentáció () (többkomponensű endsze esetén). zabadsági fok: azon állapottényezők száma, amelyeket szabadon megválaszthatunk anélkül, hogy a temodinamikai egyensúly állapota megváltozna. emodinamikai függvények: első enegia (U): a endszet alkotó észecskék kinetikus és potenciális enegiájának összege. temodinamika első főtétele alapján a belső enegia változása du=dq+dw dq - hőmennyiség (hőbevitel +) dw - mechanikai munka (a endszebe bevitt munka +) ntópia (): d=dq/ 5 eveedési, konfiguációs entópia z entópia statisztikus megfogalmazása: (N: ácspont, n: atomok száma) emodinamikai valószínűség statisztikus megfogalmazása: (lendezési lehetőségek száma.) N! k k ln w k ln n! N n! k ln w w N! n! N n! tiling-fomula ln x! xln x x ha x 1 6

eveedési, konfiguációs entópia N! k k ln w k ln!! n N n k N ln N N nln n N n ln N n N n N n N n n n kn ln ln N N N N kn c lnc c lnc k ha N=vogado szám, kn=r egyetemes gázállandó (R=8.1 J/( mol) 7 elmholtz-féle szabadenegia: F=U- ibbs-féle szabadenegia v. szabadentalpia: =U-+p=- =U+p - entalpia v. állandó nyomáson vett hőenegia emodinamikai egyensúly: gy endsze akko van egyensúlyban, ha a szabadenegiája az adott feltételek mellett minimális d=. pontán változások, ha d < Metastabil állapot tabil állapot zabadenegia-változás: d=d-d-d=d-d, ha =áll. df=du- d-d=du-d, d=df, ha p=áll. 8 ibbs-féle fázisszabály a egy zát temodinamikai endszee évényes állapotváltozók számából levonjuk a endszee felíható egyenletek számát, akko a számát kapjuk meg. szabadsági fokok Általánosan: z = - F + Fémtanban: z = - F + 1 (a nyomás állandónak tekinthető) 9

őméséklet F F F F F F F F F F F F,,, : komponens (),,, : fázis (F) F: szabadenegia (F-1) + F számú egyenlet F + változók száma 1 1 1 z = F + - [ (F-1) + F] z = - F + 1 gykomponensű anyag temodinamikai elemzése =1 szilád folyadék ha > a folyékony fázis a stabil ha < a szilád fázis a stabil F+z=+ (+1, ha p=áll.) F+z=1+1= = sz = f = sz - f <, túlhűtés esetén a kistályosodás megindul, ekko F=, z= 11 dq Newton-féle lehűlési tövény felvett dq mcd ) dt leadott ( = + ( - )e Newtoni-lehűlési göbe: - t mc, c m dq hol: m c a könyezet hőméséklete a kezdeti hőméséklet (lehűlés előtt) a felületi hőátadási tényező a minta keesztmetszete a minta tömege a minta fajhője k Idő 1

5 1 t t lméleti lehűlési göbe alóságos lehűlési göbe 1 étfázisú anyag temodinamikai elemzése 1 15 kistályosodás elméleti folyamatai d d kit 8 Magképződés: egy kitikus téfogatban a megfelelő fajtájú atomok elendeződése olyan, ami jellemző az új fázisa (szekezet, koncentáció, méet). zt egy átmeneti állapot előzi meg, amelyben a szabadenegia nagyobb, mint az új vagy a kezdeti állapotban. omogén magképződés: ha az új fázis a endsze bámely pontján azonos valószínűséggel alakulhat ki. sugá állócsía atomból n atom sugá állócsía atomból n 1 1 a felületi enegia

zabadentalpia-változás szilád folyadék kit kit 16 kistályosodás nagyságendjei RM M OM nm tomszekezet nm Dendit m zemcsék mm lkatész m 17 csíaképződés jellemzői Magképződés gyakoisága (kistályosodási képesség): N keletkezett magok száma téfogat. idő mm s 1 mag növekedési sebessége: N N D N t v N v 1 N 1 mms 1 v 1 <v túlhűtés 18 6

eteogén magképződés istálycsíaként idegen atomok szolgálnak. zek meggyosítják a kistályosodás folyamatát. N N N N 1 eteogén magképződés omogén magképződés zemcseméet jelentősége all Petch egyenlet: R p, R k d 1 úlhűtés szemcseátméő 19 Poliédees kistályosodás Idő kistályosodás soán az ömledék különböző pontjain jönnek léte eltéő oientációjú kistályosodási középpontok. gy észük növekszik, egy észük feloldódik. Rendezetlen dendites kistályosodás kistályosodási középpontok endezetlenül, az ömledék különböző helyein jönnek léte. kistályosodási sebesség vektoális jellege miatt, a kistálycsíák tűszeűen növekednek egy kistálytani tengely iányában. látenshő helyi felszabadulása miatt az elsődleges iányoka meőlegesen is megindul a tűszeű kistályosodás. z idő előehaladtával újabb oldalágak keletkeznek, fenyőága hasonlító szekezet alakul ki (dendon göögül fa). 1 7

ugaas dendites kistályosodás z intenzív hőelvonás miatt a fémkokilla fala közelében finomszemcsés szekezet jön léte, amely szemcsék közül azok indulnak növekedésnek amelyek kedvező helyzetűek a hőelvonás szempontjából. zfeolitos kistályosodás ömb (spheo), kő (lithos) istályos kőzeteknél figyeltek meg ilyen jellegű kistályosodást, de az öntöttvasak közül a gömbgafitos öntöttvasa jellemző ez a szekezet. istálytató gykistály Növekvő kistály Olvadék égely őelem evítő zabályozott atmoszféa atály gykistály előállítása z ömledék felületéhez vagy egy nagyobb olvadáspontú kistályt, vagy az ömledék anyagából készült kistályt éintenek, és azt meghatáozott sebeséggel állandóan emelik ( egykistályhúzás ). zochalski-féle egykistálynövesztő beendezés 8

úlságosan kis emelési sebességnél a sziládfolyékony fázishatáon új mag keletkezik, és az anyag polikistályos lesz. yos húzásko az ömledék elszakadhat a kistálytól. Fontos az ömledék feletti, helyileg változó, de az időben állandó hőmésékletmező pontos beállítása. a az ömledék felett a hőméséklet megnő, akko a két fázis hatáa a folyadék szintjétől eltávolodik, és a folyadékoszlop leszakad. 5 Fogalmak emodinamikai endsze omponens v. alkotó Fázis Állapottényező ibbs-féle fázisszabály zabadsági fok első enegia ntópia ibbs- és elmholtz-féle szabadenegia ntalpia emodinamikai egyensúly omogén és heteogén magképződés Poliédees kistályosodás Rendezetlen dentites kistályosodás ugaas dentites kistályosodás zfeolitos kistályosodás gykistály 6 9