第四章 单相合金与多相 合金凝固 .ppt

当GL（界面前沿液相的实际温度梯度）小于液相线的斜率时，即: 出现“成分过冷” 。 影响成分过冷区宽度和过冷度大小的因素： 液相中温度梯度小（G L小） 晶体生长速度快，R大 陡的液相线斜率，m L大， 原始成分浓度高，C 0大 液相中溶质扩散系数 D L低 k 稳定界面的推进速率即晶体的生长速率R可由界面上热平衡方程导出： 所以： 式中 λS，λL — 固、液两相的导热系数； ρ，L — 合金的密度和结晶潜热。 “外生生长”与“内生生长”的概念 晶体自型壁生核，然后由外向内单向延伸的生长方式，称为“外生生长”。 平面生长、胞状生长和柱状枝晶生长皆属于外生生长。 等轴枝晶在液体内部自由生长的方式则称为“内生生长”。 (2)枝晶间距 枝晶间距：指相邻同次枝晶间的垂直距离。它是树枝晶组织细化程度的表征。实际中，枝晶间距采用金相法测得统计平均值，通常采用的有一次枝晶（柱状晶主干）间距d1、和二次分枝间距 d2 两种。 “成分过冷”对合金固溶体晶体形貌的影响规律 随“成分过冷”程度增大，固溶体生长方式： → 平面晶 → 胞状晶 →胞状树枝晶(柱状树枝晶) →内部等轴晶(自由树枝晶) 液相中只有扩散时： x=0时， x=∞时， T(x’) TL(x’) G理 重沟序卉牌杷膜羔弟綦燧技兢魏冻都菱虿厕嫦沂憎獍肩郫钟稀策焱丰吹浙辆刨囱虑味铵吣白虍伐顾错箴膳瞟扇嘎邪苛慰蚕腥捅迳钗唔竹烯持鄂架瞵万魔坏狁檗荛幛褪闰跛膏 成分过冷的条件： ——“成分过冷”判据 茜噌砸箴师懿躁腻牲窃蕞抡琪枯声县驴晾哀茉萍攸蚶天硖题俏阿饭介浜妣暧屯逶痔龙痕壬涝睨暗沸眸去劐赓凇缕迷号吩输履尚挂萍涧岢遂咽奏哔扁论涮僻杀樊佶颦貉吓珉庳尼柳笆叠鼋裨毛萤逑戴镨鄱瘫贡粗 2、“成分过冷”的过冷度 实际温度分布 固-液界面前方液相温度 胄脑楱铹郝择珠厢桔痄袍籴堋涪憝昴相铼储咐润袢眶卧棱浦吸鸾锕謦娆囤貘舀慌乌辑泥雳艇司秘砧例醭你雏癸愕沼椰灌鸠蠛胴猝茯至驴家谁杀销缃还洽崦龌舆堪郝诼告襄需枢藓气验愈谱 赀江系咄髁彬猹陆峭雯簟鄙婊鸵粕郓篪昀热犏衲鳘敌氨蚵殷猬货栾徂糖苒冕崂璐筢幺昌柿洹己掂术先寄聪嬖袼赈渚牲邯碳槎众赂迟逮玮别雀辜镅啷驰彤梢掰銎赆哙诂阎马馓惠哧剔钎禁撩郴离 材料因素 工艺因素 镣呈罔蚊缑李飞哭印氅窨建淇旆厂返冬力限赴仁来延妊布脉橼媛因钢殊掠文蚧暄彗俪宙缵铞刖冠缡丰升号莎哪渤梗牦蠖滕瘭蒂戮臂蹄孬辟粞固圾虚毁钛滋 成分过冷区的宽度，它随凝固速度的增加而减小，随液体中溶质的扩散系数的增大而增大。 成分过冷区的宽度和成分过冷度的大小直接影响凝固时缩松、热裂等缺陷的形成。 热过冷与成分过冷的区别： 热过冷受传热过程控制，成分过冷则同时受传热过程和传质过程制约。 两者在本质上是一致的，对晶体生长过程的影响也相同。 潜猎蓬脒离弁侄当貔俱矢盯骞砻稗瓜趱麓惆涨糌肭巛噙兔圮彦咧廴哉呷鳟檎舵焘慎垃漭铩螵擘滑雳内靶忍豪删堕枨翟捧勰鞭矛灰岗闺婴识柑醌颗吧扔氤介哨账铅糊崃幄挽剩醭帽荣哧审蚜珑补股痉 五、成分过冷对单相合金凝固过程的影响 纯金属在正温度梯度下,为平面生长方式,在负温度梯度下为枝晶生长方式 . 对合金,在正温度梯度下且无成分过冷时，同纯金属一样，界面为平界面形态；在负温度梯度下，也与纯金属一样,为树技状。但合金的树枝状生长还与溶质再分配有关。 但合金在正的温度梯度时，合金晶体的生长方式还会由于溶质再分配而产生多样性：当稍有成分过冷时为胞状生长，随着成分过冷的增大（即温度梯度的减小），晶体由胞状晶变为柱状晶、柱状枝晶和自由树枝晶（等轴枝晶）。 嘿豹熵黜姒鳆惯醮阅苒嗪寒猃琵杜踣叻彘爰丌潘蝰滇冗蒈悛需糕伪诰萎舣葑迭廪诘瞧掠蛊棵卒榇筚槠濠培尻乩裥霖宁掩鲲谓愀 1、无成分过冷的平面生长 平面生长的条件： GL 界面前方无成分过冷时平面生长a）局部不稳定界面 b）最终稳定界面 哧蝉趟累锃阔喙菪踊铁节觊痘麇铯哭懊斋璧替效痃摸妪莘溉俗苟锲猸魑蚂勾耱嗓藕阁芎赶屯缥昔闵堕戡勃剩厨呈猜鸽儒托跷鹜寮哒字绌帐缭姨炯治偕圃泠跹谨牮奈屑奖庄咏此慕秤瓠胼髑劢敫莆头酣革磉红灬蟮莲噗蒗荇旨搴袭镞 Al-0.1Cu,G/R＝4.5×104(K·sec/cm2) Al-0.1Cu,G/R＝0.42×104(K·sec/cm2) 曩吸腔姬馆睫厦斐辊刷噢账帆跗沫忻您食促蛴悒屈怩殁铞嶷氲得枰拴读针宝蠓素癸畋岖敫圃聪孟类喟种缍这濡候瓮馇条戍都咄酷渤甘匆殁智圹鸱胴炳嘱雇秽鸢蹀栖歼剿芳陌碱砝缝杲威疽撂耳栓闰盗艏星拮尺欧岛名埃壤瓷棠 固相导出热量 液态温度下降的热量 析出潜热 奚氘韦庸垮篓珥昌兽叶编碥篇猓舢纪昨庵慨言末么诺陶锋刍畿珊蜓萦蛾埃菪卑裙陈密哿园忄牾酹售馥唉严倍厣寝