單相合金的凝固ppt課件-資料下載頁
2025-05-03 18:11本頁面
【正文】 以看出，當 v=vtr 時，即胞晶向樹枝晶轉(zhuǎn)變相當于圖 432中各曲線的轉(zhuǎn)折處。在轉(zhuǎn)折點處 v=vtr ，說明這里枝晶端部的液相成分 Ct 降到與合金的原始成分一樣，上述情況說明：當 v大于 Vc 時平面晶破壞，由于 “成分過冷 ”，形成胞晶，胞晶尖端伸向液相深處的溶質(zhì)濃度稀薄區(qū)，溶質(zhì)在胞晶間富集，為此，隨著 v的增加， Ct下降，直到 v=vtr 時達到最低值。當vvtr 時，隨著 v的增加，式 471右側(cè)第一項變得可以忽略不計，此時，柱狀樹枝晶的分枝發(fā)達，枝晶端部成分可表示為： 第五節(jié) 微觀偏析1 偏析比 SR=枝晶間最大溶質(zhì)濃度 /枝晶干最小溶質(zhì)濃度2 影響枝晶偏析的因素： ① 冷速大時偏析大。 ② 相圖中固液相線水平距離大時偏析大 ③ 元素在固相中擴散系數(shù)愈小則偏析愈大 ④ 時，第三組元使某元素的溶質(zhì)平衡分配系數(shù) k0變得愈小，則偏析愈大。 采用 長時間擴散退火 可以消除或減輕顯微偏析。3 枝晶內(nèi)溶質(zhì)分布表達式的導出 : 所取體積單元內(nèi)的溶質(zhì)平衡表達式可寫為 :480式在考慮固相擴散的情況下，上式可寫為：式中， 為液相密度， 為體積單元中液相所占的側(cè)面積， 為體積單元與 y向垂直的面積， y為枝晶增厚方向。將有關(guān)函數(shù)關(guān)系代入并整理得：該式適用于胞晶或柱狀樹枝晶內(nèi)有固相擴散、液相中無對流時的溶質(zhì)分布情況。當 a=0， 時，此乃 Scheil公式，它適用于固相無擴散等軸晶的偏析情況．當 a=0， 時，此乃等軸晶內(nèi)固相有擴散的偏析情況，該式已由 Brody和Flemings于 1966年導出。當 ， 時：此乃柱狀樹枝晶內(nèi)無固相擴散時的情況。應當指出，上述公式描述的是單相合金枝晶內(nèi)外的溶質(zhì)分布情況，它們可以半定量地預示顯微偏析的趨勢。 第六節(jié) 固液相界面非線性動力學理論１固液界面非線性動力學研究狀況在預測界面是否穩(wěn)定時，界面穩(wěn)定性動力學理論比成分過冷理論更近一步，但是用 MS理論來判斷胞晶、枝晶等固液界面是否穩(wěn)定還存在一些問題：1）只適用于固液界面形態(tài)變化緩慢的穩(wěn)定性。2）當固液界面有較大振幅時， MS穩(wěn)定性理論就無法預測界面的穩(wěn)定性。3） 胞晶、枝晶都是在遠離平衡的條件下得到的，在遠離平衡時固液界面擾動振幅較大，所以就不能只考慮擾動振幅的線性項作用，同時還要考慮其中非線性項作用。4） 在固液界面生長速度和溫度梯度一定的情況下， MS理論可表示為： ， a0是與生長速度、溫度梯度和濃度梯度有關(guān)的系數(shù)。當 時， ，表明 隨時間增加而逐漸增加，這時固液界面表現(xiàn)出不穩(wěn)定；當 時， ，表明 隨時間增加而逐漸地減小，這時固液界面的擾動振幅逐漸趨于 0，固液界面向穩(wěn)定的方向發(fā)展，一直達到穩(wěn)定為止。這表明線性方程所控制的系統(tǒng)狀態(tài)只有穩(wěn)定方向和不穩(wěn)定方向兩種發(fā)展趨勢。至于固液界面處于不穩(wěn)定后，擾動振幅逐漸增，何時才能達到穩(wěn)定狀態(tài)，MS理論無法回答。 Wollkin和 Segel給出了在振動振幅很小的條件下非線性微分方程：其中， a0是線性穩(wěn)定系數(shù)， a1是 Landau常數(shù)。當 時，表示系統(tǒng)進入到非穩(wěn)定狀態(tài)，若 ， ，表明擾動振幅隨時間增加而逐漸增加，固液界面達不到穩(wěn)定狀態(tài)，若 時， 可能等于零，表明失穩(wěn)的固液界面可以重新回到穩(wěn)定狀態(tài)；當 ，系統(tǒng)與上述情況相反。
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