ружну енергію матриці і зародка в загальному вигляді можна представити як. Як і поверхнева енергія, пружна енергія, пропорційна обсягу зародка, її збільшення призводить до зростанню енергії Гіббса системи. p> Оцінимо, наскільки співставні і].
Використовуючи типові значення Дж/см Дж/см, отримуємо, що коли лінійний розмір зародка 1,0 нм (кілька міжатомних відстаней), пружна і поверхнева енергії порівнянні.
При цьому для см отримуємо j 50.
Повна зміна енергії Гіббса системи при твердофазній освіті зародка
гомогенний ізотропний зародок твердофазний
G = (G) + (G) + (G) = (13)
Очевидно, зародження нової фази відбувається лише за умови, що>. Це можливо (використовуємо наведені вище значення), коли Дж.
Якщо
,
де - теплота переходу (як правило, Дж); - температура переходу, =-переохолодження, то нова фаза може формуватися в обсязі твердої материнської, якщо відносне переохолодження 0,3. Коли в материнській фазі релаксація напруг протікає за часи, значно перевищують часи зародження, тобто по відношенню до зародку материнську фазу можна вважати жорсткою, то освіта зародка при 0,3 термодинамічно не вигідно.
Критичний зародок виникає, коли 0, і, отже,
(14)
При Дж/см, Дж/см,, см і Дж отримуємо. Відповідно 1,4 нм. p> Все сказане вище про особливості зародження нової фази відноситься до твердих тіл з ідеальною кристалічною решіткою. У реальних кристалічних тілах завжди присутні дефекти решітки, такі як дефекти упаковки, дислокації і дислокаційні системи, структурні комплекси, створювані домішками і міжвузольні атомами, межі зерен і доменів і т.п., які підвищують
термодинамічний потенціал кристала. Тому освіта певним чином розташованих відносно них областей нової фази може бути пов'язане з виграшем енергії в порівнянні з утворенням подібних областей в ідеальній решітці. Енергія, необхідна для створення критичного зародка в ідеальній решітці, досить велика, і тому для зародкоутворення потрібні в цих умовах значні відхилення від умов рівноваги фаз. Наявність дефектів призводить до зменшення цієї енергії, каталізує процес зародкоутворення в деяких випадках настільки, що зародження нової фази може протікати без подолання значних енергетичних бар'єрів, з енергією активації порядку енергії активації дифузії. p> Якісно загальну картину зародження когерентної фази можна представити таким чином. Освіта зародка - ділянки когерентної фази в деякій обмеженій області кристала і призводить до зміни енергії Гіббса кристала, яке при існуванні достатньо різкої межі розділу фаз можна представити у вигляді суми трьох доданків:
(13.а)
Перший доданок в цьому співвідношенні відображає зміни, пов'язані з виникненням поверхні розділу фаз, і пропорційно площі поверхні розділу S, = S> 0, де - питома поверхнева енергія. Із збільшенням характерного розміру зародка ...
