【正文】 04:46:2604:46:2604:462/1/2023 4:46:26 AMo 1越是沒有本 領(lǐng) 的就越加自命不凡。 01 二月 20234:46:26 上午 04:46:26二月 21o 1比不了得就不比，得不到的就不要。p利用一個(gè)已知位向的基體。然而，用普通鑄造方法的鑄造的渦輪葉片為等軸晶，容易沿晶界橫向斷裂。p當(dāng)兩個(gè)相互垂直方向生長(zhǎng)的柱狀晶相遇，會(huì)形成雜質(zhì)聚集的脆弱界面，在鍛造、軋制熱加工過程中容易沿著這些界面產(chǎn)生開裂。o氣相沉積技術(shù) 可以將氣相快速冷卻直接得到非晶材料（如非晶硅）。增加過冷度的方法：u提高液態(tài)金屬的冷卻速度。用粉末冶金法將細(xì)粉末成型燒結(jié)，可以得到優(yōu)異的性能。籽晶旋轉(zhuǎn)。p倘若在結(jié)晶過程中間，在形成了一部分金屬晶體之后，立即把其余的液態(tài)金屬抽掉，這時(shí)就會(huì)看到，正在長(zhǎng)大著的晶體確實(shí)呈樹枝狀。平面長(zhǎng)大的晶體外形，是以表面能較小的密排面圍成的規(guī)則形狀。p長(zhǎng)大線速度隨過冷度的變化率，要比形核率的變化緩慢一些。局部的表面被填平了，這部分表面的表面能就升高，穩(wěn)定性降低。當(dāng)過熱度較大時(shí)，有些質(zhì)點(diǎn)的表面狀態(tài)改變了，如質(zhì)點(diǎn)內(nèi)微裂縫及小孔減少，凹曲面變?yōu)槠矫妫狗蔷鶆蛐魏说暮诵臄?shù)目減少；當(dāng)過熱度很大時(shí)，將使固態(tài)雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)全部熔化，這就使非均勻形核轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蛐魏耍魏寺蚀蟠蠼档?。?θ=180176。 均勻形核30oΔTc就是可以開始結(jié)晶的最小過冷度，稱為 臨界過冷度 。o 非均勻形核（ heterpgeneous nucleation） — 依附于母相的某種界面上形核的過程，此時(shí)新相優(yōu)先出現(xiàn)于液相中的某些區(qū)域，亦稱 非自發(fā)形核 或 異質(zhì)形核 。利用兩相平衡時(shí)化學(xué)勢(shì)相等的原理，可將結(jié)晶相在指定 T、 P下的化學(xué)勢(shì)表示成o 因此，在 T、 P不變而溶液濃度 C≠C 0時(shí)，液相與結(jié)晶相的化學(xué)勢(shì)之差即為16從溶液中生長(zhǎng)o 因?yàn)槿苜|(zhì)從溶液中析出并結(jié)晶為固體的過程是一個(gè)自由能降低的過程，即液相的化學(xué)勢(shì)大于固相的化學(xué)勢(shì)，兩相化學(xué)勢(shì)之差 Δμ(T)0。然而，它并不是結(jié)晶的充分條件，因?yàn)檫€要考慮結(jié)晶的阻力。o 金屬熔點(diǎn)或凝固點(diǎn)，就是結(jié)晶的理論溫度 Tm。譬如，離子注入后變成非晶態(tài)的注入層在退火過程中再結(jié)晶的過程，具有兩種以上同質(zhì)異構(gòu)體的晶體在適當(dāng)條件下的晶型轉(zhuǎn)變過程等等。5o 熱分析法 通過測(cè)定溫度與時(shí)間的關(guān)系 — 冷卻曲線 分析。只有依靠體積自由能的降低來補(bǔ)充界面能的升高，結(jié)晶過程才能進(jìn)行。o 定義 α=P/P 0為 氣體的飽和比 ， σ=α1 為 氣體的過飽和度 ，則晶體的氣相生長(zhǎng)要求氣體有正的過飽和度，或飽和比大于 114從溶液中生長(zhǎng)o在溶質(zhì) i的濃度為 C的溶液中進(jìn)行晶體的液相生長(zhǎng)時(shí)，視溶液為理想溶液，其蒸氣壓的影響可以忽略。 結(jié)晶的微觀過程19Figure An image of a bronze object. This Canteen (bian hu) from China, Warring States period, circa 3rd century BCE (bronze inlaid with silver). Figure (a) Aluminum alloy wheels for automotives, (b) optical fibers for munication. 20o 均勻形核 (homogeneous nucleation)— 由均勻母相中形成新相晶核的過程，此時(shí)液相中各個(gè)區(qū)域出現(xiàn)新相晶核的幾率都是相同的，亦稱 自發(fā)形核 或 均質(zhì)形核 。由于原子的熱運(yùn)動(dòng)會(huì)引起 能量起伏 ，晶內(nèi)所有原子的能量起伏，會(huì)使局部區(qū)域的能量達(dá)到形核功的水平，造成形核的條件。但是如果采用極快速的冷卻技術(shù)，例如使冷卻速度大于 106 ℃ ／ s，那么就可使液態(tài)金屬過冷至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其極大值，到達(dá)形核率為零的溫度，這時(shí)的液態(tài)金屬?zèng)]有形核，即得到金屬玻璃。故在型壁的微小裂縫或小孔、凹坑處，最易首先結(jié)晶。40 — 垂直長(zhǎng)大這類晶體，表面層約有一半位置被固相原子占據(jù)，還有一半空位。 “生長(zhǎng)蜷線 ”。p對(duì)于粗糙界面，晶體的表面在顯微尺度下，其外形平整。p若在枝晶間富集很多雜質(zhì)，在金相樣品上就可看到枝晶痕跡。正八面體在 (111)面上的投影，正六邊形（ c） [111]籽晶。二次枝晶臂間距越小，材料的強(qiáng)度越高，韌性越好，類似于細(xì)晶強(qiáng)化。 晶粒大小與屈服強(qiáng)度的關(guān)系，有一個(gè)要要的經(jīng)驗(yàn)公式 此式稱為 霍爾一配奇 (HallPetch)公式。o光致變色玻璃（ photochromic glass） ：這是一種能隨光照強(qiáng)弱而改變顏色的玻璃。p柱狀晶區(qū)使樹枝晶得不到充分的發(fā)展，樹枝的分枝很少。o金屬在熔化溫度以上劇烈的過熱并使液體的澆鑄溫度增高。通常，將一個(gè)預(yù)先具有某種晶體學(xué)位向的小晶體做為 晶種 。 二月 2104:46:2604:46Feb2101Feb21o 1故人江海 別 ，幾度隔山川。 2023/2/1 4:46:2604:46:2601 February 2023o 1空山新雨后，天氣晚來秋。 勝 人者有力，自 勝 者 強(qiáng) 。 2023/2/1 4:46:2604:46:2601 February 2023o 1做前，能 夠環(huán)視 四周；做 時(shí) ，你只能或者最好沿著以腳 為 起點(diǎn)的射 線 向前。p薄膜和基體材料相同的外延生長(zhǎng)叫 同質(zhì)外延 或 均相外延(Homoepitaxy)。p采用 單晶（ single crystalSC） 制備技術(shù)可以獲得更好的性能。p殘留的液態(tài)金屬中同時(shí)出現(xiàn)晶核而進(jìn)行結(jié)晶。 其它控制形核的應(yīng)用662. 玻璃陶瓷（微晶玻璃） glassceramicso 它是指一種以非晶態(tài)玻璃開始，以晶體陶瓷結(jié)束的具有超細(xì)晶粒的工程材料。這樣做一方面可使鑄型溫度不至升高太快，另一方面由于延長(zhǎng)了凝固時(shí)間，晶核形成的數(shù)目增多，結(jié)果即可獲得細(xì)小的晶粒。o用單位體積中的晶粒數(shù) Zv（ 1/mm3），或單位截面上的晶粒數(shù) Zs (l/mm2）表示。二條棱線53晶體生長(zhǎng)的速率取決于冷速或者散熱速度。其比例： 式中， c是液體的比熱。晶核長(zhǎng)大時(shí)所放出的結(jié)晶潛熱，使界面的溫度很快升高到接近金屬熔點(diǎn) Tm的溫度，隨后放出的結(jié)晶潛熱就主要由已結(jié)晶的固相流向周圍的液體，于是在固液界面前沿的液體中就會(huì)建立起負(fù)的溫度梯度。 晶體的長(zhǎng)大機(jī)理45形核后的晶體長(zhǎng)大方式及其形貌，是決定晶體最終組織的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它取決于晶體的表面結(jié)構(gòu)，同時(shí)與凝固前沿的熱力學(xué)條件有很大關(guān)系。這種長(zhǎng)大方式稱為 垂直長(zhǎng)大 。p從 顯微尺度 來看，光滑界面呈參差不齊的鋸齒狀，為小平面界面。 非均勻形核362. 基底固體雜質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響要減小 θ以利于形核，就要降低 σSB 。為避免雜質(zhì)的影響，通過分散滴液法實(shí)驗(yàn)，把＜ 50μm 的金屬液體滴入玻璃或油狀液體中，就可觀察其結(jié)晶的過程，測(cè)出過冷度。Section 晶核的形成 (Nucleation)211. 結(jié)構(gòu)起伏與晶胚o 在液態(tài)金屬中，特別是過冷液體中，還存在著無數(shù)類似于晶體結(jié)構(gòu)的近程有序原子小集團(tuán)。這就是從溶液生長(zhǎng)晶體的熱力學(xué)條件。于是Δμ(T)=ΔH(T m)TΔS （ Tm）10液相生長(zhǎng) (從熔體中生長(zhǎng) )o 此結(jié)果說明，既然結(jié)晶是一個(gè)自由能降低的放熱過程 (即 Δμ(T) 和 ΔH(T m)皆大于零 )，則要使結(jié)晶過程能自發(fā)進(jìn)行，結(jié)晶溫度 T必須低于晶體的熔點(diǎn) Tm，即結(jié)晶體系應(yīng)有一定的過冷度。冷卻速度越大。 GaAs襯底上的 GaAlAs液相外延和用直拉法生長(zhǎng)硅單晶等。它包括液態(tài)的結(jié)晶和固態(tài)金屬（晶態(tài)或非晶態(tài)）向另一種晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。只有當(dāng) T Tm時(shí)， GS GL ，才有可能使自由能降低，從而自發(fā)結(jié)晶。所以，上式表明，晶體的氣相生長(zhǎng)要求PP0，也就是氣體壓強(qiáng)要超過該溫度下晶體的飽和蒸氣壓，系統(tǒng)處于氣壓過飽和狀態(tài)。晶粒與晶粒的交界面稱為 晶界 。而且在一定溫度下，存在一個(gè)最大晶胚半徑 ，溫度越低，最大晶胚半徑越大。后一階段是擴(kuò)散系數(shù)的降低起主要作用，使形核率降低。這種工藝叫變質(zhì)處理。p從 顯微尺度 觀察時(shí)，粗糙界面是平整的。 (2）螺位錯(cuò)臺(tái)階長(zhǎng)大機(jī)制 長(zhǎng)大速度較二維晶核機(jī)制快晶體表面的螺位錯(cuò)露頭處到晶面邊沿，會(huì)有一個(gè)臺(tái)階，原子就可以沿著臺(tái)階附著在晶體上，使臺(tái)階延伸并造成晶體長(zhǎng)大。在凝固完成之前，必須要從液固界面前沿排除熔化潛熱。如 FCC,BCC結(jié)構(gòu)，枝晶平行于 100晶向。但是負(fù)的溫度梯度較小時(shí)，仍有可能長(zhǎng)成規(guī)則的幾何外形。 凝固時(shí)間和枝晶尺寸54枝晶尺寸可以用 二次枝晶臂間距（ secondary dendrite arm spacingSDAS） 描述。此外，晶粒越細(xì)，位錯(cuò)塞積造成的應(yīng)力集中也小，所以金屬的塑性也得到改善。3．振動(dòng)和攪拌利用機(jī)械、電磁、超聲波等方法振動(dòng)和攪拌，可以促進(jìn)形核。 其它控制形核的應(yīng)用671. 急冷區(qū)（ Chill zone）（表