【正文】 ，必須經(jīng)歷一個(gè)漸變過程，一般要經(jīng)歷晶核的形成和長大過程；另外，金屬凝固過程中還存在溶質(zhì)再分配、成分過冷和成分偏析。金屬的最終組織與金屬的形核和長大過程密切相關(guān)。下面首先分析金屬的形核、長大與凝固組織的關(guān)系。　 1．形核的熱力學(xué)條件在金屬或合金凝固時(shí)，金屬或合金液的溫度一般要降低到金屬熔點(diǎn)或合金液相線溫度TL以下，此時(shí)金屬或合金熔體系統(tǒng)的自由能變化為△G=GS－GL=(HS－HL) －T(SS－SL)= △H－T△S (31)式中：GS—金屬或合金固相的自由能 GL—金屬或合金液相的自由能 HS—金屬或合金固相的熱焓 HL—金屬或合金液相的熱焓 SS—金屬或合金固相的熵 SL—金屬或合金液相的熵假定金屬或合金的熱焓H和熵S不隨熔體溫度T的變化而變化，初生晶核的固液界面為平面，則當(dāng)T=Tm(金屬或單相合金的熔點(diǎn))時(shí)，凝固處于平衡狀態(tài)，此時(shí)的固液相之間的自由能差A(yù)G應(yīng)該等于零，于是下式成立　　 當(dāng)合金熔體的△G0時(shí)，凝固后金屬或合金系統(tǒng)的能量才可能下降，即形成初生晶核才具有驅(qū)動(dòng)力，AT越大，形核的驅(qū)動(dòng)力也就越大，所以金屬或合金熔體存在一定的過冷度是形成初生晶核的熱力學(xué)條件?！　?2．自發(fā)形核的動(dòng)力學(xué)條件　　 假定金屬或合金靠自身形成的初生晶核為半徑r的小球，形成單位體積固相的自由能變化為△G，固液界面能為σSL，那么形成半徑為，小律晶核時(shí)的自由能AG變化為　　 將(34)式作成圖31，則更能形象地說明晶核半徑與形成該晶核后系統(tǒng)總能量的變化規(guī)律。由圖31可見，在晶核半徑，很小時(shí)，隨著晶核半徑r的增大，系統(tǒng)的總能量△G不斷升高；當(dāng)晶核半徑，達(dá)到rc時(shí)，系統(tǒng)的總能量△G也達(dá)到最大值；當(dāng)晶核半徑r超過rc時(shí)，系統(tǒng)的總能量△G才不斷下降，這個(gè)rc就叫做臨界晶核半徑。 半固態(tài)金屬的變形特性固態(tài)合金最重要的特點(diǎn)就是具有球形的初生相微粒，其變形有其自己獨(dú)特的性質(zhì)，它既不同于液態(tài)金屬的流動(dòng)，也不同于固態(tài)合金的高溫塑性變形。而在實(shí)際應(yīng)用中，也主要是利用這一特性來使金屬成形。 變形機(jī)制與傳統(tǒng)金屬相比，半固態(tài)金屬的優(yōu)越性歸功于其近球形的固相和其間的液相。為此人們對球形固相及液相在變形中所起的作用進(jìn)行了各種探索，并力圖從實(shí)驗(yàn)上予以證明。通過對具有枝晶狀及等軸晶狀的合金進(jìn)行無約束壓縮實(shí)驗(yàn)，表明在液體充滿固體骨架的變形過程中，液相偏析程度強(qiáng)烈地取決于固相的幾何形狀，其次是應(yīng)變速率。具有枝晶組織的合金明顯地比具有等軸晶組織的合金所產(chǎn)生的液相偏析嚴(yán)重，且其滲透性也比球形顯微結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重得多。材料的近似固態(tài)特性是由于晶粒聚集團(tuán)間的機(jī)械連接，施加于半固態(tài)體的宏觀應(yīng)力由固相和液相承擔(dān)。應(yīng)力的偏應(yīng)力部分僅由固相承擔(dān)，靜水壓力分別由固相和液相承擔(dān)，液體承擔(dān)的壓力被稱為孔隙壓力，孔隙壓力是由多孔固體骨架的體積變化引起的液相流動(dòng)的阻力發(fā)展而來的。隨著人們對半固態(tài)金屬變形機(jī)理的研究，初步得出了以下結(jié)論：　　 (1)固相和液相的接觸形態(tài)不斷變化，液相的黏性和固相的變形抗力受界面的熔融、凝固和擴(kuò)散等的影響?！　?(2)液相界于固相粒子之間，固相粒子之間幾乎沒有結(jié)合力，對變形和流動(dòng)的阻力很小?！　?(3)隨著固相率的降低，金屬呈黏性流體狀，在很小的外力作用下就可以產(chǎn)生變形和流動(dòng)?！　?(4)當(dāng)施加外力時(shí)，液相和固相往往分別流動(dòng)，雖然與外力的施加方法和當(dāng)時(shí)的約束(邊界)條件有關(guān)，但通常液相先行流動(dòng)。當(dāng)固相率很低或很高時(shí)，或者加工速度(變形速度)很高時(shí)，上述現(xiàn)象不明顯；而當(dāng)固相率為中等數(shù)值和加工速度低時(shí)，上述現(xiàn)象很明顯。 結(jié) 論 （1）澆注溫度對半固態(tài)Al2O3/2A14Al復(fù)合材料的顯微組織有相當(dāng)大的影響，當(dāng)熔融合金在高于液相線溫度澆鑄時(shí)所得到的組織粗大且枝晶較多。澆鑄溫度越高，合金組織越粗大且粒子圓整的程度越低，而枝晶組織就越多。當(dāng)澆鑄溫度很高時(shí)，盡管冷卻速度相當(dāng)高也只能獲得完全枝晶態(tài)纖維組織。只有在液相線溫度澆鑄熔融合金刀銅模時(shí)才能得到超微細(xì)粒狀纖維組織。因此，澆鑄溫度是獲得超微細(xì)粒狀組織的重要因素。 （2）冷卻速度在液相線溫度澆鑄獲得超微細(xì)組織過程中有重要作用。當(dāng)合金液在液相線下澆鑄時(shí)，由于冷卻速度的不同因而晶粒的長大程度有所不同。當(dāng)合金的冷卻速度較低時(shí)，已形成的粒狀粒子會進(jìn)一步長大，其顯微組織是比較粗大的。而高的冷卻速度將強(qiáng)烈抑制合金組織的長大。當(dāng)冷卻速度足夠高時(shí)，細(xì)小的粒狀顆粒被“凍結(jié)”，從而阻止了已形成的部分超微細(xì)粒狀粒子的進(jìn)一步長大，從而獲得較為完全的超微細(xì)粒狀組織。 （3）半固態(tài)鑄造技術(shù)可以制備優(yōu)良的半固態(tài)材料?！? 謝時(shí)光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時(shí)節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。離校日期已日趨臨近，畢業(yè)論文的的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!本學(xué)位論文是在我的指導(dǎo)老師張頌陽老師的親切關(guān)懷與細(xì)心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到論文的最終完成，張老師始終都給予了細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，并且在耐心指導(dǎo)論文之余，張老師仍不忘拓展我們的文化視野，讓我們感受到了文學(xué)的美妙與樂趣。值得一提的是，張老師宅心仁厚，閑靜少言，不慕榮利，對學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他的身上，我們可以感受到一個(gè)學(xué)者的嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)，這些都讓我們獲益菲淺，并且將終生受用無窮。畢竟“經(jīng)師易得，人師難求”，希望借此機(jī)會向張老師表示最衷心的感謝！ 此外，本文最終得以順利完成，也是與機(jī)電學(xué)院其他老師的幫助分不開的，雖然他們沒有直接參與我的論文指導(dǎo)，但在開題時(shí)也給我提供了不少的意見。在此向他們表示深深的感謝！參考文獻(xiàn)[1] 　FAN Z. 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