[工學(xué)]金屬學(xué)與熱處理教案--第四章(編輯修改稿)
2025-02-15 12:25 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 /B≥ σ S/B +σ L/S 時(shí)， θ ＝０， cosθ ＝１， Δ Ｇ ′ k＝０， 固體基底本身即可視為現(xiàn)成的晶核，無(wú)須形核可直接長(zhǎng)大。 結(jié) 論： （ 1） 球冠形的非均質(zhì)形核與均質(zhì)形核有相同的臨界半徑。隨過(guò)冷度的增加，臨界半徑和形核功都下降，有利于形核，形核率隨過(guò)冷度的增加而上升。 （ 2） θ=０～ π時(shí)， ，有利于形核。 ② σ S/B≥ σ L/B+σ L/S 時(shí)， θ ＝ π,cosθ ＝－１， Δ Ｇ ′ k＝ Δ Ｇ k， 表明這種固體不起非均質(zhì)形核的基底作用。 （ 3） 晶核和基底之間的界面能越小，越容易發(fā)生非均質(zhì)生核。向液體金屬中加入與晶核之間有小角面能的固體顆粒，可大大促進(jìn)非均質(zhì)生核的過(guò)程。 （ 4） 若基底界面不是平面，而是一曲面，則凹面 對(duì)形核的促進(jìn)作用更高。 結(jié)論： （ 1） 過(guò)冷度的影響： 形核率及其影響因素 非均勻形核的形核率與均勻形核相似，除受過(guò)冷度和溫度影響外，還受固態(tài)雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)、數(shù)量、形貌及其他物理因素的影響。 非均勻形核的過(guò)冷度約為均勻形核的十分之一。 （ 2） 雜質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響： 固態(tài)雜質(zhì)與金屬的結(jié)構(gòu)、尺寸越接近，則形核率 就越高?；钚再|(zhì)點(diǎn)的作用。 （ 3） 固態(tài)雜質(zhì)形貌的影響： 凹曲面的形核效能最高，平面居中，而凸曲面的形 核效能最低。 （ 4） 過(guò)熱度的影響： 過(guò)熱度不大時(shí)對(duì)非均勻形核幾乎無(wú)影響；過(guò)熱度較大 時(shí)，使非均勻形核數(shù)目減少；過(guò)熱度很大時(shí)，使固體 雜質(zhì)全部熔化，形核率大大降低。 （ 5） 其他因素的影響： 攪拌和振動(dòng)使晶體碎裂，使液態(tài)金屬中的晶核提前形 成，從而大大增加形核率。 形核率及其影響因素 第四節(jié) 晶核的長(zhǎng)大 一、液、固界面的微觀結(jié)構(gòu) 晶體長(zhǎng)大動(dòng)態(tài)過(guò)程的本質(zhì)及其條件 ① 當(dāng)體系中存在液、固兩相時(shí)，液、固兩相界面處同時(shí)存在著原子由液相轉(zhuǎn)移到固相和由固相轉(zhuǎn)移到液相兩個(gè)相反過(guò)程。晶體長(zhǎng)大動(dòng)態(tài)過(guò)程本質(zhì)為：同一時(shí)間內(nèi)，由液相中轉(zhuǎn)移到固相中原子的數(shù)量大于由固相中轉(zhuǎn)移到液相中原子的數(shù)量。 imK TTT ???② 晶體的長(zhǎng)大必須在當(dāng)界面溫度（ Ti）低于其熔點(diǎn)溫度（ Tm）時(shí)才能實(shí)現(xiàn)，即必須存在一動(dòng)態(tài)過(guò)冷度（ Δ Tk）： ③ 原子發(fā)生界面轉(zhuǎn)移的方式取決于液、固界面結(jié)構(gòu)和界面前沿液相中溫度分布。 液、固界面的微觀結(jié)構(gòu) a）平滑型（晶面型）界面： 固相界面上原子排列成整齊的原子平面。平滑型界面微觀 上成平面，但在宏觀上卻因存在生長(zhǎng)臺(tái)階而呈粗糙狀。 b）粗糙型（非晶面型）界面： 固相界面上原子排列高高低低、粗糙不平。微觀上粗糙但 在宏觀上呈平直狀。 粗糙型界面晶體的生長(zhǎng)形態(tài) 固 /液界面上所有位置對(duì)于由液體向固體轉(zhuǎn)移的原子都是 等效 的，長(zhǎng)大過(guò)程為：通過(guò)液相原子向界面上所有位置同時(shí)轉(zhuǎn)移的方式進(jìn)行，使整個(gè)界面沿其法線方向向液相中移動(dòng)。 二、熔體中晶體的生長(zhǎng)形態(tài) 固 /液界面平面推進(jìn)，垂直生長(zhǎng)；生長(zhǎng)方式所需的 動(dòng)態(tài)過(guò)冷度僅為 ，長(zhǎng)大速度很快。 粗糙型界面晶體的生長(zhǎng)形態(tài) 二、熔體中晶體的生長(zhǎng)形態(tài) 結(jié)晶潛熱必
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