Nem egyenslyi rendszerek Milyen rtelemben beszlnk egyenslyrl A
Nem egyensúlyi rendszerek
Milyen értelemben beszélünk „egyensúlyról”? A túltelített oldat: metastabil. Hogy alakul ki a metastabilitás általában? Az atomi átrendeződések nem tudják lekövetni a hőelvonás sebességét (lásd Fe 3 C grafit esete
A metastabilitások fajtái (tágabb értelemben) TÖBBLET ENERGIA (RTm) TÖBBLET ENERGIA J/mol) A METASTABIL ÁLLAPOT JELLEGE PÉLDÁK ÖSSZETÉTELLEL KAPCSOLATOS TÚLTELÍTETT OLDATOK 1 10 SZERKEZETTEL KAPCSOLATOS TÚLHŰTÖTT OLVADÉKOK, AMORF FÉMEK ÉS INTERMETALLIKUS FÁZISOK 0. 5 5 MORFOLÓGIAI VAGY TOPOLÓGIAI TERMÉSZETŰ NAGY FELÜLETŰ, NANO-MÉRETŰ FÁZISDISZPERZIÓK 0. 1 1
Létrehozásuk általános elve:
Metastabil szerkezet létrehozása olvadékok gyors hűtésével:
Tulajdonságok változása a szemcsemérettel: Hall―Petch-összefüggés:
Morfológiai metastabilitás: nanostruktúrált anyagok
Morfológiai metastabilitás: kondenzált anyagok klaszterjei: Klaszter: kevés számú atomot tartalmazó halmaz, amely tartósan vagy ideiglenesen összetartoznak valamely megfigyelési folyamat során. -kötéserősség jelentősen függ a klasztert alkotó atomok számától Minden tulajdonság termodinamikai értelemben csak a makroszkópos anyagra érvényes!
Összetétellel kapcsolatos metastabilitás: k 0: egyensúlyi megoszlási hányados v: hűtés sebessége
Hogyan alakul a szabadenergia fázisátalakulások során? (amorf-kristályos, olvadék kristályos, túltelített oldatból történő kristályosodás során) • Hipotetikus szabadentalpia diagram az amorf és kristályos állapotok képződési viszonyainak ábrázolására (am – amorf fázis, – szilárd oldat, – vegyület) [21
To görbék lefutásának meredeksége és a maximális túltelíthetőség, a megoszlásmentes megszilárdulás, az üvegképződés jelensége • Milyen határesetek lehetnek? • túltelitett, kristályos szilárd oldatok képződése • fémes üvegállapot keletkezése (glassy alloys)
Szinterelés (példa morfológiai metastabilitásra és a rá épülő technológiára)
Tszinterelés 2/3 Tolvadáspont A szinterelési folyamat hajtóereje a felületi energia csökkentése: pl. : 1μ-os Al 2 O 3 por esetén 10 cm 3 anyag felülete ≈ 1000 m 2, a határfelületi energia pedig kb. 1 k. J. A sűrűségváltozás idő- és hőmérsékletfüggése: a: szemcseméret C: konstans Q: aktiválási energia
- Slides: 20