液態(tài)金屬的結(jié)晶過程和結(jié)晶組織-全文預(yù)覽
【正文】 而是利用二 維 生核的方法 進(jìn) 行生 長 。 絕 大多數(shù)金屬從熔體中 結(jié) 晶 時(shí) 具有粗糙界面 結(jié)構(gòu)，因此在很小的 過 冷度下就可以 獲 得極高的生 長速度。界面 處 始 終 存在著 50％左右隨機(jī)分布的空位置。晶體的生長上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University 晶體 長 大是通 過 液相原子向晶核表面堆砌來實(shí)現(xiàn) 的，晶體 長 大方式及速率與晶體表面 結(jié) 構(gòu)有關(guān)。 粗糙界面 （ rough interface）（非小平面界面）：界面固相一 側(cè) 的幾個原子 層 點(diǎn) 陣 位置只有 50%左右 為 固相原子所占據(jù)。在上述 過 程中，從微 觀 尺度看，原子的遷移是雙向的，從液相向固相，從固相向液相。非均勻形核機(jī)制上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University 研究生核 過 程的目的是 為 了控制生核。由于 0≤θ≤180176。當(dāng) θ=180176。即使按金屬熔點(diǎn)的 ～ 計(jì) 算， 對 熔點(diǎn)較 低的 純鋁 來 說 ， ΔT 亦可達(dá) 195℃ 左右。216。2）形核導(dǎo)致體積自由能降低，界面自由能提高。為了保證結(jié)晶順利進(jìn)行必須滿足條件： 均勻形核機(jī)制上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University 上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University SLGLGS上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University形核過程v形核方式有兩種： 均質(zhì)生核 (homogeneous nucleation)和 非均質(zhì)形核 (heterogeneous nucleation)。通常情況下，金屬結(jié)晶可以認(rèn)為是在恒壓下進(jìn)行的，故有： T——體系的熱力學(xué)溫度 G——體系的自由能S——體系的熵 金屬能否發(fā)生結(jié)晶過程，取決于體系自由能的變化。上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University第一節(jié) 液態(tài)金屬的結(jié)晶過程v液態(tài)金屬的結(jié)晶過程包括兩個過程： 形核 (nucleation)、長大 (growth)。（包括合金）在通常的冷卻條件下都轉(zhuǎn)變?yōu)?晶體 ，即其液固轉(zhuǎn)變過程為 結(jié)晶過程 。上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University液態(tài)金屬的結(jié)晶過程和結(jié)晶組織上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University第四章 液態(tài)金屬的結(jié)晶過程和結(jié)晶組織v第一節(jié) 多相合金的結(jié)晶上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai Universityv到目前為止，除了少數(shù)合金在超高速冷卻的條件下（ 106～108℃ /s）或特殊成分的合金（ ZrTiNiCuBe)可以通過凝固形成 非晶態(tài) 外，幾乎所有液態(tài)金屬 因此對鑄件的質(zhì)量、性能以及其它的工藝過程都具有極其重要的作用。Gibbs最小自由能原理，體系總是自發(fā)地趨向于使其 Gibbs自由能 G降低。P——體系的壓力 V——體系的體積上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University 這時(shí)兩相自由能的差值 ΔGV就構(gòu)成了相變（結(jié)晶）的驅(qū)動力。均質(zhì)形核 ：在沒有任何外來界面的均勻熔體中的形核過程。 晶胚在過冷的均勻熔體中一出現(xiàn)，本身就包含了晶胚內(nèi)部原子引起體積自由能降低和表面原子引起表面自由能增高這一對矛盾。216。3）過冷液體中存在能量起伏和溫度起伏，以提供臨界形核功。 過 去理 論預(yù)計(jì) 和 實(shí)驗(yàn)測 定表明，它 約為 金屬熔點(diǎn)（ 熱 力學(xué)溫度）的 ～ ，但是近期研究表明均 質(zhì) 生核 過 冷度比這 個數(shù)字 還 要大。 均勻形核機(jī)制上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University非均勻形核機(jī)制上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University非均勻形核機(jī)制上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University 由此可 見 ， f（ θ）是決定非均 質(zhì) 生核性 質(zhì) 的一個重要參數(shù)。 f（ θ）決定于 潤 濕角 θ的大小。 這 就是 說 ，當(dāng) 結(jié) 晶相與 襯 底完全 潤 濕 時(shí) ， 襯 底是 現(xiàn) 成的晶面， 結(jié) 晶相可以不必生核而直接在其平面上生 長 ，故其生核功 為 零 ,襯 底有最大的促進(jìn) 生核作用。 非均勻形核機(jī)制上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University 晶體生 長過 程中液體中原子 陸續(xù) 不斷地向晶體表面排列堆砌，晶體不斷 長 大，表 現(xiàn)為 固液界面向液相中推 進(jìn) 。 晶體的生長上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University 從微 觀 尺度考 慮 ，固 液界面可劃分 為 粗糙界面與平整界面，或非小平面界面（ nonfaced structure）及小平面界面（ faced structure）。晶體的生長上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University粗糙界面宏觀光滑，平整界面宏觀粗糙。 晶體的生長上大冶金 先進(jìn)凝固技術(shù)中心 Shanghai University
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