凝固过程中的气孔与夹杂答题.pptVIP

Chapter 13 Gas-holes(or pinholes) and Inclusions??;§13-1 气孔的种类;Al-Si合金中的典型析出性气孔;Al-Si合金中的典型析出性气孔;2、反应性气孔;1、析出性气孔形成机理：——气体元素溶质再分配 形核、长大、上浮三阶段 上浮受阻 → 保留于凝固金属 →气孔 （1）形核条件： 凝固中溶质再分配导致局部气体浓度大； 极纯的液体金属中—自发形核（很困难） 实际液体金属中衬底—非自发形核 （容易） 衬底（高熔点质点、熔渣、枝晶表面） 固液界面 “邻晶凹陷处最易”;铸件中气孔的形成示意图;（2）长大条件： 气体内部各气体分压总和外界压力 内部压力 P气=PH2+PN2+PO2+PH2O… 外界压力 Pn=Pa+PM+Pσ Pa —为大气压 PM—金属静压力?H Pσ —表面压力的附加压力 Pσ=2σ/r 即： P气Pa+ ?H＋ 2σ/r; r ↓ Pσ ↑ 难长大 异质形核 r ↑ Pσ ↓ 利于长大 （3）上浮条件： 气泡脱离现成表面而上浮 取决于液、气、固三者间的表面张力 θ —气泡与现成表面的润湿角 ;(a) θ90°容易脱离 (b) θ90 °长大到颈缩后才能脱离 ;动力学条件： 取决于： 上浮速度Ve与凝固速度R 当Ve R时 气泡残留于金属中 Ve =2(ρL-ρg)gr2/9η R↑ 气孔↑ η↑ Ve ↓ 气孔↑ △ρ(实际上为ρL )↑ Ve ↑ 气孔↓ －－轻金属易产生气孔（铝、镁） ;（4）从铸型侵入型气孔的形成机理与此相似;2、反应性气孔形成机理 （1）金属液与铸型（芯）反应性气孔 （皮下气孔） 原因：铸型水分高、透气性低； 合金中有易氧化成分；熔点较高的合金（钢、铁。铜） 一定中等壁厚范围内。 机理：氢气说 氮气说——有树脂粘结剂时 CO说;1）渣气孔 例 钢中 CO不溶，但氧或氧化物与碳反应形成CO （FeO）+[C] = CO+[Fe] （MnO）+[C] = CO+[Mn] （SiO2）+2[C] = 2CO+ [Si] （Cu2O）+2[H] = 2[Cu]+H2O (气);1、危害 有效工作断面 ↓→ σb↓ δ↓ 应力集中 →裂纹 疏松 → δ↓气密性 ↓ 耐蚀性↓ 2???防止措施 针对形成原因 ;§13-4 夹杂物 1、来源： 内生夹杂：熔化与凝固过程冶金反应产物 脱O P S 产物 N2 、 O2 、 P 溶解 偏析 形成第二相 外来夹杂： 熔炉耐火材料 、造型材料;决定于夹杂物的 成分、性能、形状、大小、数量、分布 =硬脆→δαk 球形 →影响↓；针状、尖角 影响↑↑（应力集中） 事物的另一方面： 高熔点、细小颗粒→ 好的作用 非自发形核核心→ 细化 沉淀强化—N化物弥散 新学科的产生→ MMC，人为的加入高性能陶瓷相 ;钢中MnS夹杂物引起的裂纹源及扩张过程 a)原始状态 b)受力后产生裂纹 c)d)裂纹继续扩展;浇注前的熔炼及熔体处理中，冶金反应产生。 夹杂物容易聚合、长大 防止措施： （1）加溶剂——吸收夹杂 （2）除气处理时也可将夹杂物携带上浮排出 （3）过滤法;4、二次氧化夹杂物的形成及防止措施;5、次生夹杂物;图 夹杂物粘附晶体示意图 （a)粘附后 （b)粘附前;夹杂物被排斥推入液相示意图;晶界残留较多夹杂物时的形状：;不同二面角晶间夹杂物的形状示意图