《定向凝固及其應(yīng)用》ppt課件-預(yù)覽頁
【正文】 或爐子移離鑄件，采用空冷的方式，而且爐子保持加熱狀態(tài)。n 常用的液態(tài)金屬有 GaIn合金和 GaInSn合金，以及 Sn液，前二者熔點(diǎn)低，但價(jià)格昂貴，因此只適于在實(shí)驗(yàn)室條件下使用。最高溫度梯度可達(dá) 1300K/cm，最大冷卻速度可達(dá) 50K/s。深過冷定向凝固技術(shù)n 基本原理是將盛有金屬液的坩堝置于一激冷基座上，在金屬液被動(dòng)力學(xué)過冷的同時(shí)，金屬液內(nèi)建立起一個(gè)自下而上的溫度梯度，冷卻過程中溫度最低的底部先形核，晶體自下而上生長(zhǎng)，形成定向排列的樹枝晶骨架，其間是殘余的金屬液。n 另外 ,凝固速度快 ,時(shí)間短 ,可大幅度提高生產(chǎn)效率。但該技術(shù)涉及電磁流體力學(xué)、冶金、凝固以及自動(dòng)控制等多學(xué)科領(lǐng)域，目前還處于研究階段。對(duì)流下的定向凝固技術(shù)n 在加速旋轉(zhuǎn)過程中造成液相強(qiáng)迫對(duì)流，由于極大的改變熱質(zhì)傳輸過程而引起了界面形貌的顯著變化，導(dǎo)致糊狀區(qū)寬度顯著減小。而溫度梯度無疑是其中的關(guān)鍵 ,提高固液界面前沿的溫度梯度在理論上有以下途徑 : ① 縮短液體最高溫度處到冷卻劑位置的距離 。目前新興的凝固技術(shù)如冷坩堝定向凝固技術(shù)、軟接觸陶瓷殼定向凝固技術(shù)、雙頻電磁約束成形定向凝固技術(shù)等 ,這些無坩堝熔煉、無鑄型、無污染的定向凝固成形技術(shù)會(huì)成為未來發(fā)展的焦點(diǎn) ,在未來的發(fā)展中會(huì)日漸成熟。平界面凝固的穩(wěn)定條件為無成分過冷區(qū) ,即 :不同類型合金平界面凝固條件n 共晶合金平界面凝固的條件為n 偏晶合金平界面凝固的條件為n 包晶反應(yīng)合金平面凝固條件為成分過冷理論的不足之處n 以熱力學(xué)平衡態(tài)為基點(diǎn)的理論能否作為描述動(dòng)態(tài)的理論根據(jù)。因?yàn)槟趟俣群艽髸r(shí)， G/R值越來越小，更應(yīng)該出現(xiàn)樹枝晶，但實(shí)際情況是快速凝固后，固液界面反而又穩(wěn)定起來，產(chǎn)生無特征無偏析的組織，得到成分均勻的材料。但該理論未能給出在低速下 ,平界面失穩(wěn)后得到胞晶、進(jìn)而得到樹枝晶后至絕對(duì)穩(wěn)定性這一廣闊區(qū)間內(nèi)界面形態(tài)的轉(zhuǎn)變過程。但兩者相等時(shí) ,即表明界面曲率效應(yīng)的作用同成分過冷的作用相抵消 ,達(dá)到了界面的絕對(duì)穩(wěn)定。近年來對(duì) M S 理論界面穩(wěn)定性條件所做的進(jìn)一步分析表明 ,M S 理論還隱含著另一種絕對(duì)穩(wěn)定性現(xiàn)象 , 即當(dāng)溫度梯度 G 超過一臨界值 Ga 時(shí) , 溫度梯度的穩(wěn)定化效應(yīng)會(huì)完全克服溶質(zhì)擴(kuò)散的不穩(wěn)定化效應(yīng) , 這時(shí)無論凝固速度如何 , 界面總是穩(wěn)定的 , 這種絕對(duì)穩(wěn)定性稱為高梯度絕對(duì)穩(wěn)定性。這個(gè)公式只在高的溫度梯度和低的生長(zhǎng)速率時(shí)適用。n Laxmanan提出過冷度由枝晶間溶質(zhì)濃度梯度形成的過冷度、枝晶尖端溶質(zhì)擴(kuò)散形成的過冷度、枝晶尖端曲率造成的過冷度、動(dòng)力學(xué)過冷度。長(zhǎng)期以來，在凝固研究領(lǐng)域中的幾個(gè)一次枝晶間距理論模型都潛在地假定一次枝晶間距與凝固系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)具有確定的單值對(duì)應(yīng)關(guān)系。n 但關(guān)于枝晶 /胞晶一次間距選擇歷史相關(guān)性及容許范圍的實(shí)驗(yàn)?zāi)壳岸际窃诘蜏靥荻?( 300K/cm ) 和低凝固速率 (500um/s) 下進(jìn)行的。西北工 業(yè) 大學(xué)利用高梯度定向凝固技術(shù) ，使 單 晶 Ni基高溫合金的凝固 組織 與析出 強(qiáng) 化相分 別 達(dá)到微米及 亞 微米 級(jí) ，從而使高溫持久性能得到成倍的提高。熔體織構(gòu)定向凝固n YBCO是一種強(qiáng)各向異性的高溫超導(dǎo)體，過去通用粉末燒結(jié)法制備。超精細(xì)控制定向凝固n 高溫結(jié)構(gòu)陶瓷是未來航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵材料。自制定向凝固裝置介紹裝置的溫度
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