定向凝固及其應(yīng)用ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-25 23:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 n Xray imagingn tert butyl alcoholwater system定向凝固技術(shù)小結(jié)n 縱觀定向凝固技術(shù)的發(fā)展 ,人們在不斷地提高溫度梯度、生長速度和冷卻速度 ,以得到性能更好的材料。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 。 ②增加冷卻強(qiáng)度和降低冷卻介質(zhì)的溫度 。 ③ 提高液態(tài)金屬的最高溫度 。n 隨著試驗技術(shù)的進(jìn)步 ,新的定向凝固技術(shù)必將滿足不同合金的特性。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)會成為未來發(fā)展的焦點 ,在未來的發(fā)展中會日漸成熟。n 原位實時觀察技術(shù)為直觀的觀測凝固過程提供了有效的手段。定向凝固的理論基礎(chǔ)n 固液界面形態(tài)的選擇n 定向凝固時的枝晶生長成分過冷理論界面穩(wěn)定性的動力學(xué)理論特征長度枝晶生長一次間距選擇的歷史相關(guān)性成分過冷理論n 成分過冷理論是針對單相二元合金凝固過程界面成分的變化提出的。n 如對于溶質(zhì)分配系數(shù)小于 1的合金體系 ,隨著凝固的進(jìn)行 ,部分溶質(zhì)在界面處的液相中富集 ,并形成一定的溶質(zhì)梯度 ,與這種溶質(zhì)梯度相對應(yīng)的液相線溫度 TL(x)與真實溫度 Tq(x)分布之間有不同的值 ,其差值 T(x)大于零時 ,意味著該部分熔體處于過冷狀態(tài) ,有形成固相的可能性而影響界面的穩(wěn)定性。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)為基點的理論能否作為描述動態(tài)的理論根據(jù)。n 在固液界面上引入局部的曲率變化要增加系統(tǒng)的自由能，這一點被成分過冷理論忽略了。n 成分過冷理論沒有說明界面形態(tài)改變的機(jī)制。n 成分過冷理論不適用于快速凝固領(lǐng)域。因為凝固速度很大時， G/R值越來越小，更應(yīng)該出現(xiàn)樹枝晶，但實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。界面穩(wěn)定性的動力學(xué)理論n 也稱為絕對穩(wěn)定理論、 MS穩(wěn)定性理論。 Mullins和 Sekerka鑒于成分過冷理論的不足，提出一個考慮了溶質(zhì)濃度場和溫度場、固液界面能以及界面動力學(xué)的理論。研究了溫度場和濃度場的干擾行為、干擾振幅和時間的依賴關(guān)系以及它們對界面穩(wěn)定性的影響 ,總結(jié)出平界面絕對穩(wěn)定性判據(jù)為：固液界面達(dá)到絕對穩(wěn)定的臨界生長速率為MS穩(wěn)定性理論的不足之處n MS穩(wěn)定性理論預(yù)言 ,在高速凝固時 ,固液界面將恢復(fù)平面狀生長 ,即達(dá)到所謂的絕對穩(wěn)定性。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穩(wěn)定性這一廣闊區(qū)間內(nèi)界面形態(tài)的轉(zhuǎn)變過程。n MS穩(wěn)定性理論只適用于稀溶液，并且忽略了凝固速率對溶質(zhì)分配系數(shù)的影響。n 在固液界面的形態(tài)演化中，生長速率一方面促進(jìn)成分過冷效應(yīng)增大的作用 , 另一方面又促進(jìn)界面曲率效應(yīng)強(qiáng)化的作用。在生長速率較低的近平衡條件下 ,前者占主要地位 ,對固液界面的影響較大 ,后者雖然對固液界面也有作用 ,但是更多的是促進(jìn)成分過冷加劇 ,使界面的穩(wěn)定性降低。但兩者相等時 ,即表明界面曲率效應(yīng)的
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