元合金凝固理論ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-31 18:09 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 介于上面二者之間， 液相混合程度與濃度分布 除了過(guò)渡狀態(tài)以外， 液相混合越均勻，固相的成分越不均勻。 固相混合程度對(duì)偏析的影響呢？ 區(qū)域熔煉 根據(jù)溶質(zhì)分布規(guī)律，如果 S相停止擴(kuò)散，凝固后可在鑄錠的一端獲得提純效果； 利用這一原理，發(fā)展了區(qū)域熔煉技術(shù)， 經(jīng)過(guò)多次區(qū)域熔煉，可獲得良好的提純效果。 例如 K0=，經(jīng)過(guò) 5次區(qū)域熔煉，前端的雜質(zhì)含量可降低到原來(lái)的 1/1000。 已經(jīng)用于金屬、單晶硅、有機(jī)物等。 成分過(guò)冷 純金屬凝固時(shí)，理論結(jié)晶溫度固定，過(guò)冷度由溫度分布決定； 熱過(guò)冷 合金凝固時(shí)，理論結(jié)晶溫度與成分有關(guān)； 由 S/L界面附近溫度分布和溶質(zhì)分布共同決定的過(guò)冷度稱(chēng)為 成分過(guò)冷 。 （ 1）成分過(guò)冷條件 設(shè)一個(gè) K01的合金 Co在圓棒形錠模中自左向右順序凝固， 界面前沿溶質(zhì)僅依靠擴(kuò)散而混合，近似溶質(zhì)分布 假定液相線(xiàn)為直線(xiàn)，斜率為 m，則液相線(xiàn)隨濃度變化的溫度 當(dāng)滿(mǎn)足下式，出現(xiàn)成分過(guò)冷區(qū) ?????? ??? ? xDRL eKKCC00011LAL mCTT ??001KKDm C oRG ???（ 2） 影響成分過(guò)冷的因素 合金性質(zhì) 液相線(xiàn)斜率 m ? 擴(kuò)散系數(shù) D ? 分配系數(shù) K0 ，與 1差別 ? 合金濃度 C0 ?，當(dāng) C0% 凝固條件 溫度梯度 G ? 結(jié)晶速度 R? 促進(jìn)成分過(guò)冷 （ 3）成分過(guò)冷與晶體形態(tài) 合金凝固時(shí)一般會(huì)出現(xiàn)成分過(guò)冷。 晶體的生長(zhǎng)形態(tài)與成分過(guò)冷區(qū)寬度、固液界面的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān) 隨著成分過(guò)冷區(qū)寬度增大，固溶體晶體由平面狀向胞狀、樹(shù)枝狀形態(tài)發(fā)展。 共晶合金的凝固 共晶轉(zhuǎn)變 :從一個(gè)液相結(jié)晶出兩個(gè)成分不同的固相。 共晶轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物稱(chēng)為共晶體、共晶組織。 許多合金系都含有共晶轉(zhuǎn)變。 共晶合金熔點(diǎn)低、鑄造性能好，如鑄鐵、鋁合金、 26Pb－ 74Sn焊劑等。 ?? ??L 共晶組織及其形成機(jī)理 初晶形態(tài) 取決于 S/L界面的性質(zhì)與成分過(guò)冷情況 固溶體多為樹(shù)枝狀； 若初晶為亞金屬、非金屬或中間相，往往得到規(guī)則的外形。 共晶組織形態(tài) 典型形態(tài)包括層片狀、棒狀、球狀、針狀、螺旋狀、花朵狀、樹(shù)枝（骨骼）狀等 球狀（短棒狀）共晶組織 針狀共晶組織 螺旋狀共晶組織 樹(shù)枝狀共晶組織 花朵狀共晶組織 共晶組織形態(tài)與以下因素有關(guān) 組成相與液相界面的性質(zhì)， Jackson因子； 組成相的相對(duì)量，界面能； 界面移動(dòng)速度 R； 界面附近液體溫度梯度； 生長(zhǎng)的各向異性，等。 （ 1）金屬 金屬型共晶組織 兩相與液體都具有粗糙界面 。如 PbCd, ZnSn，AgCu， AlAg2Al， CdSnCd 一般具有簡(jiǎn)單的共晶形態(tài) ,層片狀或棒狀 。 主要由界面能決定 層片狀，兩相單位面積界面能較低； 當(dāng)一相體積分?jǐn)?shù)為 30~50%，層狀具有較小的面積，一般層片狀； 當(dāng)一相體積分?jǐn)?shù) 30%，棒狀具有較小的面積，層片或棒狀 共晶組織的形成機(jī)理 滿(mǎn)足能量起伏、結(jié)構(gòu)起伏、濃度起伏等條件，領(lǐng)先相（如 ?）形核長(zhǎng)大； 由于領(lǐng)先相成分與液相不同，領(lǐng)先相生長(zhǎng)時(shí)附近濃度變化（如 B富集），第二相（如 ?）在領(lǐng)先相上形核； ?相長(zhǎng)大又造成周?chē)鷿舛茸兓龠M(jìn) ?形核、生長(zhǎng)； 兩相交替形核長(zhǎng)大，得到共晶組織。 搭橋機(jī)制 兩相不需要反復(fù)形核，可以借“搭橋”方式在另一相上生長(zhǎng)，長(zhǎng)成一個(gè)共晶團(tuán)； X射線(xiàn)證實(shí)，一個(gè)共晶團(tuán)內(nèi)一相是由一個(gè)核心長(zhǎng)成的，兩相之間滿(mǎn)足一定取向關(guān)系（界面能 ?） 共晶團(tuán)長(zhǎng)大 橫向：層片數(shù)目增大；縱向：兩相并排生長(zhǎng) 層片間距較小，橫向擴(kuò)散為主； ?T? ， R ? ，層片間距 ? 擴(kuò)散距離短，不易產(chǎn)生溶質(zhì)濃度變化，不會(huì)產(chǎn)生顯著的成分過(guò)冷區(qū)； 多元，可能！ （ 2）金屬 非金屬共晶組織 由于兩相界面微觀結(jié)構(gòu)不同，動(dòng)態(tài)過(guò)冷度要求不同，不能同步生長(zhǎng)； 領(lǐng)先相自由生長(zhǎng)； 非金屬相在領(lǐng)先相間隙中生長(zhǎng)。 非金屬相大多晶體對(duì)稱(chēng)性低，生長(zhǎng)的各向異性明顯； 大多具有復(fù)雜形態(tài)，如樹(shù)枝狀、針片狀、骨骼狀等 第三組元的影響 第三組元改變界面能、成分過(guò)冷區(qū)寬度等，經(jīng)常會(huì)改變共晶組織形態(tài)。 如鑄鐵，加入 Re,Mg石墨從片狀變球狀； AlSi合金加入鈉鹽，硅針細(xì)化等。 非平衡凝固 （ 1）偽共晶 平衡凝固時(shí)，只有共晶成分的合金才可能得到 100%的共晶組織。 在過(guò)冷度較大時(shí)，由非共晶成分得到的全
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1