Возникновение и рост зародышей новой фазы. Роль межфазовой поверхности . Часть 2

полиморфные превращения и т. д. Протекание процесса кристаллизации по ориентировочной схеме может быть иллюстрировано на примере образования окисла y-Fe2O3 на чистом (Армко) железе.

По Данкову [287, 288] и Нельсону [289], плоскость (111) в решетке железа параллельна плоскости (210) в решетке окисла y-Fe2O3, образующегося на поверхности железа. При этом указанные решетки сопрягаются между собой плоскостями кубов, ребра которых повернуты друг к другу на 45° (рис. 49). Размеры ограниченно подобных геометрических комплексов, по которым сопрягаются эти решетки, различаются между собой (см. рис. 49) примерно на 2,6%. Все это согласуется с электронографическими данными, полученными при окислении железа [287—289], с наблюдениями при восстановлении Fe304 [290].

На основании теоретических соображений и многочисленных экспериментальных данных, подобных приведенным, Данков [291, 292] в свое время сформулировал важный принцип ориентационного и размерного соответствия кристаллических структур, определяющий направление химических превращений на границе двух фаз. Согласно этому принципу химическое превращение на поверхности твердого тела развивается таким образом, чтобы конфигурация атомов исходной твердой фазы сохранялась (или почти сохранялась)

и в новой твердой фазе. Возникающая в указанном процессе кристаллическая решетка новой фазы сопрягается с кристаллической решеткой исходной фазы подобными кристаллическими плоскостями, параметры которых различаются между собой минимально.

В соответствии с этим принципом при термическом распаде твердого вещества новая кристаллическая фаза возникает на границе

с существующей с образованием вынужденной неустойчивой кристаллической структуры, в которой атомы располагаются в определенном соответствии с расположением тех же атомов в решетке исходного вещества. Эта неустойчивая структура переходит затем в нормальную, устойчивую в данных условиях.

Следует заметить, что в некоторых случаях процесс образования новой фазы может протекать независимо от ориентирующих сил исходной фазы. При этом зародыши новой фазы принимают случайную ориентацию по отношению к исходной кристаллической поверхности, и ориентационное соответствие отсутствует. Строго говоря, фазовое превращение* на поверхности твердого тела протекает в направлении образования новой кристаллической решетки, находящейся в ориентационном и размерном соответствии с кристаллической решеткой исходной поверхности в том случае, когда энергия деформации Е двухмерной решетки новой фазы меньше работы Л образования зародыша. В случае же, когда £ > Л, процесс идет в направлении, не зависящем от структуры поверхности исходной фазы [292].

В связи со сказанным о роли межфазовой поверхности целесообразно коснуться возможности ускорения реакции путем добавления ее продукта к исходному веществу. Попытки такого ускорения во многих случаях не дают эффекта, что может быть объяснено принципом ориентационного соответствия.

 

Другие части:

Возникновение и рост зародышей новой фазы. Роль межфазовой поверхности . Часть 1

Возникновение и рост зародышей новой фазы. Роль межфазовой поверхности . Часть 2

Возникновение и рост зародышей новой фазы. Роль межфазовой поверхности . Часть 3

 

 

Содержание