[工學(xué)]金屬學(xué)與熱處理教案--第四章-文庫(kù)吧
2025-01-04 12:25 本頁(yè)面
【正文】 k為： ⑺TLTG⑹GGmmkVk??????????????22323)(316)(316????一、 均勻形核 ① 過(guò)冷度 Δ T越大 ， 則 rk、 Δ G k越小 ， 液態(tài)中的晶胚成為晶核的 可能性越大 。 232 16)4(Vkk GrA ??????③ 當(dāng)在液態(tài)中形成一臨界晶核時(shí) ， 增加的表面積 Ak為 : ② Δ T = 0， Δ G k = 0、 rk = ∞ 。 任何晶胚都不可能成為晶核 。 由此得 : ⑻AG kk ?????? ?31 臨界形核功為表面能的三分之一。表明臨界晶核形成時(shí)，液 固兩相的吉布斯自由能差可補(bǔ)償臨界晶核表面能的三分之二，而剩余的三分之一的表面能必須靠液態(tài)中的能量起伏來(lái)滿足。 討論： ① 在一定的過(guò)冷度下體系中出現(xiàn)高于平均能量 （ Δ G k） 的幾率為： )/e x p ( RTG A??)/e x p ( RTG k??形核率 單位時(shí)間內(nèi)單位體積液態(tài)金屬中形成的晶核數(shù)目。形核率（ N）的大小取決于液體中的能量、結(jié)構(gòu)起伏。 ② 在一定溫度下 ， 原子能夠從一平衡位置越過(guò)能壘 （ Δ G A激活 能 ） 到達(dá)另一平衡位置的幾率為： ③ 綜合上述兩種因素可知，均質(zhì)形核時(shí)形核率（ N）為： ⑼RT GRT GKN AkV ?????????? )e xp()e xp(討論： （ 1）隨著溫度的下降，一方面，原子的活動(dòng)能力降低，不利于形核；另一方面，過(guò)冷度增加，形核功降低，有利于形核。 （ 2）在某一過(guò)冷度（臨界過(guò)冷度）下，形核率達(dá)到最大值。一般當(dāng)過(guò)冷度達(dá)到 ，形核率即迅速增加，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度稱為有效成核溫度。 二、非均勻形核 ??????? ）（非 ?AVGG V 液體形核時(shí)，依靠存在于液體金屬中的各種固體顆粒 或依附于母相中某些界面上的形核過(guò)程。 如圖，非均質(zhì)形核時(shí)在基底表面 B上形成一球冠狀的晶核，體系的吉布斯自由能變化（ ΔG非 ）為： 設(shè)固相晶核表面的曲率半徑為 r,晶核與底面的接觸角為 θ，則球冠的體積為： )3 c osc os32(33 ??? ??? rV 形核功 )c o sc o s32(( 3/2 ????? ???? ? SLrA ）液體 晶核和晶核 基底面間的截面積 AL/S和 AS/B分別為： 考慮到 σ L/B =σ S/B +σ L/S cosθ 則有 Δ （ Σ Aσ ）＝ σ L/S AL/S +（ σ S/Bσ L/B） AS/B AL/S = 2πr2（ 1cosθ ） AS/B=πr2sin2θ 即 故非自發(fā)生核的自由能變化（ ΔG非 ）為： ）（均非非4c o sc o s32)4c o sc o s32)(434(23/23?????????????????????GGrGrG SLV0)( ??drGd）（均非4c o sc o s3222 ????????????kkVkGGGr令 ，可求得： 14 c osc os320 3 ???? ?? ① σ L
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