Crecimiento planar
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Generalmente en los metales líquidos existen Impurezas, bien suspendidas en el líquido o Bien en las propias paredes del molde. La nucleación en las superficies de las impurezas Se denomina heterogénea. La nucleación heterogénea ocurre a Temperaturas más altas que la Nucleación homogénea, por los que es Energéticamente más favorable.
En la nucleación homogénea, la única forma
De que G* disminuya es disminuyendo la
Energía interfacial SL.
La nucleación heterogénea se apoya en las
Paredes del molde o en un nucleante que
Actúan como gérmenes de nucleación.
La pared del molde puede actuar como nucleante
Formándose un casquete esférico, de forma que se
Equilibran las energías interfaciales
En la nucleación heterogénea, el subenfriamiento
Necesario para alcanzar un radio crítico es mucho
Menor.
La nucleación heterogénea depende de la
Mojabilidad del líquido. Si el ángulo es grande hay
Poca adhesión y el sólido nuclea mal.
Si el ángulo es de 180o se forma una burbuja
Esférica y entonces ocurre la nucleación
Homogénea.
A veces se introducen intencionadamente impurezas
En el líquido llamadas inoculantes.
Si el enfriamiento es muy rápido, no se alcanza el
Estado cristalino, obteniéndose un sólido amorfo.
Una vez formado el núcleo del sólido, el crecimiento tiene lugar al
Adherirse los átomos a la superficie sólida.
El crecimiento depende de la forma en que se extrae el calor del sistema
Sólido-líquido.
Hay que extraer dos tipos de calor:
Calor específico del líquido (calor requerido para cambiar un grado la
temperatura de una masa unitaria de material).
Calor latente de fusión (calor puesto en juego en el cambio de estado).
La temperatura de la interfase de equilibrio es igual a la Tf.
A esta temperatura puede haber un cambio de átomos entre la fase sólida y
Líquida y no hay un crecimiento o disolución neta del cristal.
Para que el cristal crezca, la temperatura de la interfase debe ser menor
Que Tf.
Entonces existirán más átomos que se agregarán a la interfase desde el
Líquido y menos átomos que abandonaran la interfase desde el sólido.
Cuando la nucleación no está favorecida, el líquido puede
Subenfriarse a una temperatura inferior a la de solidificación.
• Una pequeña protuberancia sólida se forma en la interfase y
Empieza a crecer.
• Conforme crece la protuberancia sólida, el calor latente de
Fusión es conducido hacia el líquido aumentando su
Temperatura.
• Se pueden formar brazos secundarios y terciarios en los
Troncos principales para acelerar la evacuación del calor latente
De fusión.
• Este crecimiento de forma arbórea se denomina dendrítico.
• El crecimiento dendrítico continúa hasta que el líquido
Subenfriado se calienta hasta la temperatura de solidificación.
Cualquier líquido remanente solidifica de forma planar.
• El subenfriamiento es a veces producido o coayudado por la
Presencia de impurezas (o elementos de aleación), entonces se
Denomina Subenfriamiento Constitucional. En estos casos,
Las impurezas actúan como nucleantes.
Cuando la temperatura del líquido está por encima de la temperatura de
Solidificación, una protuberancia existente en la interfase sólido-líquido no
Crecerá. El calor latente se elimina de la interfase a través del sólido.
Si el líquido está subenfriado, una protuberancia en la interfase sólidolíquido puede crecer rápidamente en forma dendrítica. El calor latente de
Fusión es absorbido por el líquido subenfriado que eleva su temperatura
Hasta la temperatura de solidificación.