Релаксационные процессы в стеклах.

Стекла получены из непрерывного охлаждения, будут находится в неравновесном состоянии. Неравновестность бывает двух типов. Чем выше скорость охлаждения, тем больше температурная вязкость. Структура и свойства стекла зависит от температуры предыдущей стории (как проводили охлаждение). Переход от неравновесной к более равновесной называется релаксацией.

Изменения ХПБ включают в себя перегруппировку атомов различных сортов в пределах первой координатной сферы, протекают при низкой температуре, имеют обратный характер.

ТПБ протекает при температуре близкой к температуре стеклования, несколько десятков атомных расстояний, перестройки необратимы.

Эксперименто установленно, что плотность возрастает (500%) аморфного стеклосплава при отжигах и охлаждениях.

Расширенная экспонента Кальрауша

Модели процессов релаксации

Самая простая модель упроговязкого материала - модель Максвелла. Пусть упругий элемент (пружина) характеризуется деформацией и напряжением , а вязкий элемент - и . Очевидно, что растягивающая сила и напряжение при одном и том же поперечном сечении одинаковы вдоль действия сил, поэтому . Упругий момент подчиняется закону Гука, а вязкий - закону Ньютона, поэтому и . Отсюда ,учитывая, что или .

Простейшая модель для вязкоупругих тел, которые не обнаруживают вязкого течения, это модель Кельвина-Фойгта: .

Основные допущения классической теории кристаллизации.

Образование аморфных фаз в металлические сплавы в процессе закалки, фактически определяется скоростью кристаллизации.

Теоретическая модель кристаллизации - это модель, объеденяющая термодинамический и кинетический подход. В этой теории выделяют 2 процесса:

1. Скорость (частота) зарождения;

2. Скорость роста кристалла;

Базируются:

- составы новой фазы и материи совпадают;

- зародыши имеют сферическую форму;

- объемные изменения достаточно малы, можно использовать Гиббса;

- разность свободных энергий удельной межфазной границы;

- влиянием напряжений пренебрегают;

- все кластеры в матричной фазе имеют структуру новой фазы

- образование зародышей на уровне перехода молекул.

Гомогенное зарождение кристаллов.

Скорость образования зародыша представлена в виде частоты преодоления диф. барьера и концентраций.

Формула Эйнштейна описывает процессы зарождения

Формула Тарнбала.

Гетерогенное зарождение.

Нужно переохладить расплав ниже t кристаллизации переохлаждение порядка

Характеризуется своей частотой, которая зависит от угла сглаживания.

Работа образования критического размера:

снижает работу, увеличивает скорость образования зародыша.

Частота зависит от внешних условий