Laboratorium z Nauki o Materiałach II Ćwiczenie 5: Modelowanie procesów upakowania ziaren (Wprowadzenie do modelu perkolacji) _______________________________________________________________________________________________________ _______ 1 MODELOWANIE PROCESÓW UPAKOWANIA ZIAREN (wprowadzenie do modelu perkolacji) Wprowadzenie i Spiekanie to najpopularniejsza technika otrzymywania tworzyw ceramicznych, szczególnie tych produkowanych w masowej skali: porcelany, materiałów ogniotrwałych, ceramiki budowlanej, klinkieru cementowego, materiałów izolacyjnych, ceramiki technicznej. Sposób ten wykorzystywany jest także szeroko do otrzymywania tworzyw technologicznie zaawansowanych takich jak: biomateriały, materiały dla elektroniki. Również topienie na ogół poprzedzone jest spiekaniem i w tym sensie etap ten jest także istotnym składnikiem procesów otrzymywania szkieł, szkliw i emalii. Popularność spiekania wynika z łatwości i ekonomicznej atrakcyjności, z jaką, przy użyciu tej metody , zachodzi przekształcenie odpowiednio dobranej kompozycji surowców mineralnych lub chemicznych w produkt sztuczny o pożądanym (najczęściej innym niż w zastosowanych surowcach) składzie fazowym. W trakcie spiekania następuje „utrwalenie" kształtu wyrobu nadanego mu za pomocą odpowiedniej techniki formowania. Najczęściej wykorzystywane metody to: prasowanie, wytłaczanie i odlewanie. W każdej z tych technik stosowane są preparaty proszkowe: suche lub półsuche a technikach odlewania - gęstwy zawierające układy proszkowe zdyspergowane w wodzie lub innym rozpuszczalniku. Z technologii pochodzi też najpopularniejsza definicja spiekania, określająca je jako proces wysokotemperaturowej konsolidacji, w wyniku której materiał zdyspergowany (proszek) ulega przekształceniu w lity polikryształ. Przekształceniu temu towarzyszy skurcz, co uznaje się za makroskopowy dowód na to, że w trakcie spiekania zachodzą procesy przenoszenia masy. Procesy te obejmują przemieszczanie się całych niezdeformowanych ziaren (przegrupowanie z iaren) i dyfuzję a niekiedy także deformację plastyczną ziaren i pełzanie. Celem spiekania jest uzyskanie produktu (wyrobu) o oczekiwanych właściwościach: mechanicznych, cieplnych, chemicznych, czasem także elektrycznych, magnetycznych optycznych itd. Właściwości te zależą (w różnym stopniu) nie tylko od składu chemicznego
(…)
… (jonów), także tych
na powierzchni ziaren, co umożliwia utworzenie wiązań chemicznych pomiędzy atomami
(jonami) przynależnymi do dwóch różnych ziaren. W miarę zwiększania się liczby wiązań,
chwilowy punktowy kontakt międzyziarnowy przeobraża się w trwałą szyjkę
międzyziarnową. Wzrost liczby szyjek i zwiększanie ich powierzchni, ,.usztywnia" układ
ziaren, co coraz bardziej utrudnia, aż w końcu całkiem…
… perkolacyjnym
nachylenie wynosi zero (co oznacza,
że dσ dp osiąga zero, gdy p -pc Rys. 4 Wielki klaster tuż poniżej progu perkolacji
(symulacja komputerowa ) w perkolacji dla węzłów na
dąży do zera). Różnice w
sieci trójkątnej. Kropki oznaczają zajęte węzły, a okręgi
zachowaniu tych dwu funkcji
to niezajęte węzły ograniczające klaster.
ilustrują aspekt należący do
domeny
zjawisk
krytycznych
występujących…
… (jonów), także tych
na powierzchni ziaren, co umożliwia utworzenie wiązań chemicznych pomiędzy atomami
(jonami) przynależnymi do dwóch różnych ziaren. W miarę zwiększania się liczby wiązań,
chwilowy punktowy kontakt międzyziarnowy przeobraża się w trwałą szyjkę
międzyziarnową. Wzrost liczby szyjek i zwiększanie ich powierzchni, ,.usztywnia" układ
ziaren, co coraz bardziej utrudnia, aż w końcu całkiem…
…,
a w samym progu perkolacyjnym
nachylenie wynosi zero (co oznacza,
że dσ dp osiąga zero, gdy p -pc Rys. 4 Wielki klaster tuż poniżej progu perkolacji
dąży do zera). Różnice w (symulacja komputerowa ) w perkolacji dla węzłów na
zachowaniu tych dwu funkcji sieci trójkątnej. Kropki oznaczają zajęte węzły, a okręgi
to niezajęte węzły ograniczające klaster.
ilustrują aspekt należący do
domeny zjawisk krytycznych…
… atomowym
Laboratorium z Nauki o Materiałach II
Ćwiczenie 5: Modelowanie procesów upakowania ziaren (Wprowadzenie do modelu
perkolacji)
2
_______________________________________________________________________________________________________ _______
określającej sposób związania atomów lub jonów i ich wzajemną orientację),
mikrostruktury (czyli budowy tworzywa na poziomie mikroskopowym określającej…
… 2. Wartości krytycznej zawartości objętościowej (przybliżonego niezmiennika wymiarowego) w
pobliżu progu perkolacyjnego dla różnych typów i wymiarów sieci dla przypadku perkolacji węzłów
bond
d
1
2
2
2
2
3
3
3
3
3
Typ sieci
łańcuch
trójkątna
kwadratowa
kagome’
plaster miodu
fcc
bcc
sc
diament
rcp
bond
pc
1
0.3473
0.5
0.45
0.6527
0.119
0.179
0.247
0.388
pcsite
1
0.5
z
2
6
4
1
0.9069
0.7854
0.6802…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)