کریستالیزاسیون (از یونانی κρύσταλλος ، در اصل – یخ ، بعدها – کریستال سنگ ، کریستال) فرآیند تشکیل کریستال ها از گازها ، محلول ها ، مذاب ها یا شیشه ها است . تبلور به تشکیل بلورهایی با ساختار معین از بلورهای ساختار متفاوت ( تبدیل های چندشکل ) یا فرآیند انتقال از حالت مایع به حالت کریستالی جامد نیز گفته می شود [1] . به لطف کریستالیزاسیون، تشکیل مواد معدنی و یخ، مینای دندان و استخوان های موجودات زنده رخ می دهد . رشد همزمان تعداد زیادی کریستال کوچک ( تبلور جرمی ) در متالورژی و سایر صنایع مورد استفاده قرار می گیرد [2] . در صنایع شیمیایی از کریستالیزاسیون برای بدست آوردن مواد به شکل خالص آنها استفاده می شود.
- فرآیند کریستالیزاسیون تنها پس از سرد شدن مایع تا دمای معینی آغاز می شود.
- در طول تبلور، دما تغییر نمی کند.
- دمای تبلور برابر با دمای ذوب است.
هنگامی که کریستال ها تشکیل می شوند، یک انتقال فاز رخ می دهد ، یعنی انتقال یک ماده از یک فاز ترمودینامیکی به فاز دیگر. تشکیل کریستال‌ها از گازها، محلول‌ها، مذاب‌ها یا شیشه‌ها یک انتقال فاز مرتبه اول است و تبلور در طی تبدیل‌های چندشکلی می‌تواند یک انتقال فاز مرتبه دوم باشد.
تبلور زمانی شروع می شود که به یک شرایط محدود کننده خاص رسیده باشد، برای مثال، فوق خنک شدن مایع یا فوق اشباع شدن بخار ، زمانی که بسیاری از کریستال های کوچک – مراکز تبلور – تقریباً فوراً ظاهر می شوند . کریستال ها با اتصال اتم ها یا مولکول های مایع یا بخار رشد می کنند. رشد وجوه کریستالی لایه به لایه اتفاق می افتد؛ لبه های لایه های اتمی ناقص (پله ها) با رشد در امتداد سطح حرکت می کنند. وابستگی نرخ رشد به شرایط کریستالیزاسیون منجر به انواع شکل‌های رشد کریستالی (چند وجهی، لایه‌ای، سوزنی‌شکل، اسکلتی، دندریتی و سایر اشکال، ساختارهای مدادی و غیره) می‌شود. عیوب مختلف به ناچار در طول تبلور ایجاد می شود .
تعداد مراکز تبلور و سرعت رشد به طور قابل توجهی تحت تأثیر درجه فوق سرد شدن است.
درجه ابرسرد شدن سطح خنک شدن فلز مایع زیر دمای انتقال آن به اصلاح کریستالی (جامد) است. برای جبران انرژی گرمای نهان تبلور، ابرسرد شدن لازم است. تبلور اولیه تشکیل کریستال در فلزات (آلیاژها و مایعات) در طول انتقال از حالت مایع به جامد است.
رشد کریستال صنعتی
در صنعت، تک بلورها با استفاده از روش های زیر رشد می کنند:
- روش Czochralski – با استفاده از کریستال دانه ای که سطح فلز را در فاز مایع لمس می کند، اتم ها کریستال دانه را لمس می کنند، انرژی خود را از دست می دهند و منجمد می شوند که منجر به رشد کریستال می شود [3] .
- روش بریگمن – فلز در بوته ای با ته نوک تیز قرار می گیرد و به آرامی از کوره عبور می کند، در این فرآیند هسته زایی از پایه انتهای نوک تیز شروع می شود و رشد یک بلور با کاهش تدریجی دما همراه است. منطقه تبلور [3] .
- روش ذوب ناحیه ای – ناحیه مذاب از یک سر میله به انتهای دیگر حرکت می کند [3] .