液固相变中界面形态选择.pdfVIP

维普资讯 第 8啬 第 3期 材 料 研 究 学 报 Vo1．8 ．N0 3 l9 9 4 年 6月 CHINESE JOURN^L OF M ATER[ALS RESEARCH June l 9 9 4 液固相变中的界面形态选择 ’ ，9一 厂 ／ ／ 竺一 ( )：械国T f川f 6-一在鼍固过程中，液固界面形志经历了L占平面向牖状进iii耕挂晶．毒皇后又向针状牖直至绝对稳 定平界面的演绎过程．奉立以理论分析与实验结暴为基确。讨论丁液 固界面穗定性与界面群志的关蕞和 生长遗率的髟噙。阐明亚快羹圈臣快遗生长群成的超蜘拄晶组粤l特性殛其直 前量 ^ 关-霸液界面静态连择_盟|鲤·爹 拄 设 锋 | ／ 由于合金系统内在及外界条件的不同，液同相变中界面可呈现多种形态．譬如，随界面 移动速度的增加，界面从近平衡状态的平面状发展为胞状、胞枝及完整的树枝状．再由树枝 状向远平衡态的胞状．进而向针状和带状 (Band)发展 直到达到更高层次的平面界面． 1 成分过冷与界面稳定性理论 界面形态演化表明原形态的失稳 ．Tiler等的成分过冷理论和 Mullins与 Sekerka的界 面稳定性理论成功地描述了同液界面失稳． 成分过冷理论认为 ‘，由溶质效应产生的过冷 S (Z)可表示为： Z)=7Z卜 z】 式中rf(Z)为 Z点处熔体液相线温度，r (Z)为该点的实际温度． 将 (Z)与 r (Z)中相关的参数代人，则得 ≥—mCo(k-1) G ／V≥—— 一 ((11)) 式中G为界面前措熔液中温度梯度，V为生长速率，Ⅲ、co、D、k分别为合金系的液 相线斜率、浓度、扩散系数及溶质分配系数．此即为适用的成分过冷判据．它与实验中所得 到的显撖组织完垒一致． 成分过冷判据给出平界面稳定的清晰的物理概念．然而。它忽略了不平界面的曲率效 应、凝同时产生的潜热以及同相中的热梯度．该判据的另一问题是，当生长速率增加时，成 分过冷应不断增大 ，从而界面稳定性不断降低．不论温度梯度如何，最后将导致定向结晶破 坏而出现等轴晶组织．选显然与快速凝固的试验结果不符． ·国袁 自然科学基盒膏助项~]，1993年 l1月l8日杖捌韧藕；l 4年3月6日收捌酱最藕． 奉文联蕞人：博恒 志。教授，西安市 71~71，西北工生大学 维普资讯 210 材 料 研 究 学 报 l994年 Mullins和 Sekerka。 研究了平界面在受干扰情况下的界面稳定性问题，提出了界面稳 定性动力学理论的判别式 )一 TM +GL)～ ( ) (2) 并可得平界面稳定性判据为 “ 一 G+mG 一Fw ≤0 (3) 式 中 G为平均温度梯 度，它与液固相中温度梯度 G 、G 以及导热系数 ， 关系为 G