Возрастающее охлаждение

При малых скоростях охлаждения растут крупные кристаллы с плоской огранкой. Увеличение скорости охлаждения приводит к нарушению плоского фронта кристаллизации и развитию ячеистой, а затем дендритной структуры. Сначала разветвленность дендритов увеличивается, но при определенных показателях начинает уменьшаться. При этом сначала исчезают ветви более высоких порядков, но уже при скоростях охлаждения около 106 К/с растут столбчатые кристаллы, совершенно лишенные боковых ответвлений. При дальнейшем увеличении скорости охлаждения происходит полное вырождение.

Наблюдающиеся особенности структурообразования при остальных скоростях охлаждения столь же часты, как вагонные перевозки товаров между городами и могут быть объяснены на основе анализа кинетики металлизации и тепловых режимов охлаждения. Рассмотрим основные положения этого анализа. Жидкая пленка, приведенная в соприкосновение с теплопроводящей шторкой, переохлаждается. У поверхности подложки перелаждение (ДГП) больше, чем во внутренних слоях (ДГВ). Перепад температуры го сечению пленки зависит от режима охлаждения и личины критерия Био. В толстых пленках разность сравнительно лика, хотя абсолютная величина переохлаждения как у поверхности, так и во внутренних слоях пленки сравнительно небольшая, в этом случае условия зарождения кристаллов у подложки являются более благоприятными, прежде всего из-за больших переохлаждений расплава этих мест. Кроме того, не исключается возможность затравочного действия самой подложки.

Поскольку диффузий жидкой фазе ограничена, вокруг растущих дендритных ветвей возникает градиент концентрации примесных атомов. В результате этого между ветвями дендритов создается диффузионное (концентрационное) переохлаждение, привода и к образованию ветвей более высоких порядков. При увеличении скорости, охлаждения уменьшается расстояние между ветвями дендритов, что приводит к перекрытию диффузионных слоев и ликвидации диффузионного переохлаждения. Образование боковых кистей в этом случае становится невозможным. Если толщина пленки мала (< 40 мкм) и охлаждение находится в стадии регулярного режима, разностью температур можно пренебречь. Кроме того, расплав в тонких пленках переохлаждается на несколько сотен градусов. В этих случаях образуется много зародышей по всему сечению пленки. Причем, как показали соответствующие росту, формирование структур, не противоречит предположению о гомогенном образовании зародышей.