工程材料純金屬的結晶-免費閱讀
【正文】 單一由化合物在金屬材料中比較少見，而陶瓷材料則是以化合物為主體。 間隙相（ TiC) （間隙相） 當非金屬原子半徑與金屬原子半徑之比小于，形成具有簡單晶格的間隙化合物，稱為間隙相 。 性能特點是硬度高、脆性大。 固溶體綜合機械性能很好 , 常作為結構合金的基體相。 （ 3）按溶質原子在固溶體中分布有否規(guī)律分 ●無序固溶體： 溶質原子無規(guī)則分布 ●有序固溶體： 溶質原子規(guī)則分布 無序固溶體 有序固溶體 有序化轉變： 在一定條件下，一些合金的無序固溶體可轉變?yōu)橛行蚬倘荏w。 例如銅鋅合金中鋅溶入銅中形成的固溶體一般用 α 表示 , 亦可表示為 Cu(Zn)。 ● 碳含量為 %的鐵碳合金 室溫平衡組織中片狀 Fe3C相 , 切削加工時 , 刀具磨損很厲害。 ● 圖 (c)是碳質量分數(shù)為 %的鐵碳合金的組織 , 叫 珠光體 。 固態(tài)物質為固相。 組元： 組成合金的獨立的、最基本的單元。 超高速急冷技術可獲得超細化晶粒的金屬、亞穩(wěn)態(tài)結構的金屬和非晶態(tài)結構的金屬。 細化鑄態(tài)金屬晶粒的措施 細化鑄態(tài)金屬晶粒措施 1. 增大金屬的過冷度 成核速率 N ： 單位時間單位體積形成的晶核數(shù) ,個 /m3級別的定義為在放大 100下，每平方英寸內 1個晶粒時為一級，數(shù)量增加 倍提高一級。在小的區(qū)域內界面為平面，局部的不平衡帶來的小凸起因前沿的溫度較高而放慢生長速度，因此可理解為齊步走，稱為 平面推進方式生長 。 長大條件 從熱力學分析可知，要使系統(tǒng)的自由能下降，在液 — 固界面附近的部分液體轉變?yōu)楣腆w，依然要求在界面附近要 存在過冷度 ，前面冷卻曲線上平臺和理論結晶溫度之差就是長大所要求的過冷度，也稱為 “ 動態(tài)過冷度 ” 。沿密排面的垂直方向上的長大速度最慢。如果它的半徑小于臨界尺寸，晶體長大時吉布斯自由能將上升，自發(fā)過程為不斷減小到消失。晶 核形成、晶體長大時晶體表面能的增加是金屬結晶的阻力。在單一的組元情況下 ,自由能： TSUG ??固固固 －＝ TSUG液液液 －＝ TSUG能量條件 兩曲線相交處的溫度 T0，當溫度 T= T0時，液相和固相的自由能相等，處于平衡共存，所以稱 T0為臨界點，也就是理論凝固溫度。液態(tài)原子無序狀態(tài)轉變?yōu)橛行驙顟B(tài)時放出結晶潛熱，保持溫度不變。 冶煉注錠 液態(tài)金屬中金屬原子作不規(guī)則運動。 dxdvsf ?? ? 2. 熔融液體的粘度 ：粘度表征流體中發(fā)生相對運動的阻力，隨溫度降低，粘度不斷增加，在到達結晶轉變溫度前， 粘度增加到能阻止原子遷移排列形成晶體 ，這時物質已經凝固，保持固定的形狀，不能發(fā)生結晶。 ? 晶體的形成過程包括，原始相可以是氣體 (凝結 )、液態(tài)、非晶態(tài)的固體或從一種晶體轉變未另一種晶體。 重點闡明結晶條件、結晶過程、晶粒大小的控制和相圖 一、 凝固與結晶的概念 物質由液態(tài)轉變成 固態(tài) 的過程。 ?晶體結晶都具有嚴格的平衡結晶溫度。這是熱力學的基本原則。 第二節(jié) 純金屬的結晶 純金屬的結晶 金屬材料要經過液態(tài)和固態(tài)的加工過程。簡稱 金屬結晶 。 在一定溫度條件下，只有引起體系自由能（即能夠對外作功的那部分能量）降低的過程才能自發(fā)進行。 結構條件 瞬時出現(xiàn)短程有序的原子集團，即 結構起伏 三、結晶的過程 包括兩個基本過程： 形核、長大 1. 形核 液態(tài)金屬內部生成一些極小的晶體作為結晶的核心?？梢娋w總是希望有最大的體積和最小的界面積。 太小的過冷度在有限的時空范圍內不能形核，即形核要求有基本的過冷度。 結晶后得到具有樹枝狀的晶體。 平衡時界面的溫度為理論結晶溫度，液體的溫度高于理論結晶溫度。 值得指出的是： ① 純凈的材料結晶完畢見不到樹枝晶，但凝固過程中一般體積收縮，樹枝之間若得不到充分的液體補充，樹枝晶可保留下來； ②生長中晶體分支受液體流動、溫差、重力等影響，同方向的分支可能出現(xiàn)小的角度差，互相結合時會留下位錯； ③或材料中含有雜質，在結晶時固體中的雜質比液體少，最后不同層次的分枝雜質含量不相同，其組織中可見樹枝晶。 ☆ 老師提示： 重點內容 金屬結晶后，獲得由大量晶粒組成的多晶體。 增大過冷度的主要方法： 提高液態(tài)金屬的冷卻速度。 3. 振動
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