Germinarea eterogena

Germinarea eterogena

Se produce pe suprafete suport preexistente in topitura, care pot fi:

- peretii formei;

- particule insolubile aflate in suspensie in topitura.

Este procesul de germinare intalnit in toate materialele ingineresti (germinarea omogena se intalneste doar in conditii de laborator pentru obtinerea materialelor de foarte inalta puritate).

Suprafetele suport reduc lucrul mecanic necesar formarii germenului si implicit subracirea DT necesara pentru cristalizare.

Notand cu V volumul germenelui si cu A suprafata de contact dintre faza lichida si cea solida, se poate scrie (in mod similar cu cazul germinarii omogene) expresia variatiei de energie produsa de germenele cu volumul V:

  (4.14)

Volumul critic se va obtine pentru:

  (4.15)

Din prelucrarea acestei relatii se obtine:

  (4.16)

Suprafetele de separare preexistente (figura 4.17), inlesnesc procesul de germinare eterogena cu atat mai mult cu cat tensiunea superficiala s a suprafetei de separare germene-suprafata- suport este mai mica sau cu cat suprafata este mai bine udata de germene (raportul dintre inaltimea calotei sferice h si raza sferei R este mai redus).

La valori foarte mici ale raportului h/R (suprafata este complet udata de catre germene), calota sferica se transforma intr-un strat monoatomic coerent cu suportul solid pe care creste.

Daca suportul si materialul solidificat au acelasi tip de retea cristalina, depunerea unor metale din topitura sau chiar din faza de vapori poate conduce la obtinerea unei imbinari de doua materiale avand retele coerente.

Daca temperatura de incalzire a topiturii este mai mare (supraincalzire) structura de solidificare obtinuta prin germinarea eterogena se caracterizeaza printr-o granulatie grosiera, deoarece numarul particulelor care pot constitui suprafete suport pentru formarea germenilor cristalini este mai redus.

O granulatie mai fina a materialelor solidificate se poate obtine prin adaugarea in topitura a unor substante care, prin descompunere, formeaza elemente ce reactioneaza cu topitura dand nastere la compusi care au temperaturi de topire ridicate si care constituie suprafete suport pentru formarea germenilor cristalini.

Un efect similar se obtine si daca, in timpul solidificarii, topitura este supusa unor vibratii mecanice sau daca sunt creati curenti turbulenti. Prin aceste procedee, in topitura apare fenomenul de cavitatie (formarea, pentru perioade reduse de timp a unor goluri de dimensiuni mici) prin care se produc zone cu presiune mare care pot constitui puncte de germinare eterogena.