Кристалізація дендритна — Вікіпедія

Дендри́тна кристаліза́ція — це кристалізація з утворенням кристалітів (зерен) дендритної будови. Такий вид кристалізації характерний для металів та їх сплавів. Ріст кристала з центра кристалізації (зародка) відбувається шляхом упорядкованого приєднання атомів з рідкої фази до його поверхні. Ділянки поверхні з густішим упакуванням атомів рухаються в розплав з меншою швидкістю, ніж ділянки поверхні з малою густиною упакування. Форма міжфазної поверхні кристал-розплав залежить від градієнта температури поблизу фронту кристалізації.

У разі збільшення температури в бік рідкої фази, тобто при додатному градієнті температури, утворюються відносно плоскі грані кристалів. Поки кристали оточені рідкою фазою, вони ростуть вільно і мають майже правильну геометричну форму, яка визначається анізотропією швидкості росту. Унаслідок взаємного зіткнення граней сусідніх кристалів на завершальній стадії кристалізації їх правильна форма спотворюється. Так утворюються кристаліти довільної форми.

У металах та сплавах унаслідок інтенсивного виділення прихованої теплоти кристалізації на границі кристала і сильно переохолодженого розплаву виникає від'ємний градієнт температури, що змінює механізм росту кристалів. Що далі від границі, то більшим є переохолодження розплаву. Тому будь-яка випуклість на поверхні зародка потрапляє в зону більшого переохолодження та росте вглиб розплаву швидше, ніж плоскі ділянки поверхні, утворюючи витягнуту первинну вісь кристалу. Її плоскі поверхні також перебувають у зоні від'ємного градієнта температури, внаслідок чого від них за аналогічним механізмом ростуть бічні вторинні осі, від яких відростають наступні.

Напрямок росту осей збігається з напрямком осі піраміди, яку утворюють площини найгустішого упакування атомів. Тому в кристалах з кубічною чи тетрагональною ґраткою осі кристалітів перпендикулярні між собою, а з гексагональною — розміщені під кутом 60°. Урешті, коли температури осей кристала і розплаву між ними вирівнюються, розпочинається повільніша кристалізація в міжосьовому просторі. Так із зародків виростають деревоподібні кристаліти — дендрити (з грец. δένδρον — дерево). Механізм такого росту називають дендритним.

Дендрити ростуть до моменту зіткнення з сусідами на завершальній стадії кристалізації, набуваючи при цьому нерегулярної форми та певних розмірів. Величина дендритних кристалітів є важливим чинником, який визначає властивості литих сплавів. Дрібнодисперсна структура забезпечує кращі механічні та технологічні властивості порівняно з грубодисперсною, яка окрихчує сплави. Тому в практиці ливарного виробництва для більшості виливків прагнуть забезпечити дрібнозернисту структуру, що реалізують переважно модифікуванням або через зміну температури розплаву чи швидкості охолодження під час кристалізації.

• В.Попович, А.Кондир, Е. Плешаков та ін. Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство: Практикум: Навч. посібник. — Львів: Світ, 2008. — 422 с.