1樓:匿名使用者
1. 自發形核的能量bai
變化什麼樣du的結構起伏能zhi
成為結晶的核心?(能量條件
dao\尺寸大小)
形核的實質內:晶胚不斷從液態容金屬中得到
原子而繼續長大。
形核時的能量變化:l-s體積自由能 fv減少;同時新表面形成→表面自由能 fs增加。系統總的自由能變化:
f降低有利於結晶的進行。假設晶胚為球形,半徑為r。那
以均勻形核為例,說明為甚什麼晶胚成核
2樓:匿名使用者
1)非均勻形核與固體雜質接觸,減少了表面自由能的增加;
2)非均勻形核的晶核體積小,形核功小,形核所需結構起伏和能量起伏就小;形核容易,臨界過冷度小;
3)非均勻形核時晶核形狀和體積由臨界晶核半徑和接觸角共同決定;臨界晶核半徑相同時,接觸角越小,晶核體積越小,形核越容易;
4)非均勻形核的形核率隨過冷度增大而增加,當超過極大值後下降一段然後終止;
晶胚成核為什麼需要一個臨界過冷度
3樓:貼
1)非均勻形核與固體雜質接觸,減少了表面自由能的增加;
2)非均勻形核的晶核體積小,形核功小,形核所需結構起伏和能量起伏就小;形核容易,臨界過冷度小;
3)非均勻形核時晶核形狀和體積由臨界晶核半徑和接觸角共同決定;臨界晶核半徑相同時,接觸角越小,晶核體積越小,形核越容易;
4)非均勻形核的形核率隨過冷度增大而增加,當超過極大值後下降一段然後終止;
非均勻形核所需的過冷度為什麼是合金結晶溫度tm的0.02
4樓:
相同點 1)形核的驅動力和阻力相同; 2)臨界晶核半徑相等; 3)形成臨界晶核需要形核功; 4)結構起伏和能量起伏是形核的基礎; 5)形核需要一個臨界過冷度; 6)形核率在達到極大值之前,隨過冷度增大而增加。
不同點:
與均勻形核相比,非均勻形核的特點: 1)非均勻形核與固體雜質接觸,減少了表面自由能的增加; 2)非均勻形核的晶核體積小,形核功小,形核所需結構起伏和能量起伏就小;形核容易,臨界過冷度小; 3)非均勻形核時晶核形狀和體積由臨界晶核半徑和接觸角共同決定;臨界晶核半徑相同時,接觸角越小,晶核體積越小,形核越容易; 4)非均勻形核的形核率隨過冷度增大而增加
影響鋁合金凝固過程形核,枝晶生長的因素有哪些
5樓:匿名使用者
非均來勻形核的形核率,除主源要受過冷bai度的影響外,還受液體du內懸浮著的固體質點的性zhi質、dao數量、形貌及其物理因素的影響。
a. 過冷度影響:由於非均勻形核的形核功小於均勻形核的形核功,即非均勻形核所需要的能量起伏比均勻形核小得多,故凝固時的過冷度遠低於均勻形核需要的過冷度。
b. 固體雜質的影響:相同過冷度下均勻形核和非均勻形核半徑完全一樣,但在曲率半徑相等的條件下,非均勻形核時所需要的晶胚體積與表面積要小得多,且隨θ角的減少而減少,潤溼角θ是判斷固體雜質或介面是否能促進晶胚成核及其促程序度的關鍵。
θ角大小主要取決於液體、晶核和固體雜質之間比表面能的相對大小。
c.固體雜質表面形貌的影響:雜質表面的形貌各種各樣,有凹凸面,有的是深孔。在這些基面上形核有不同的形核率。因此,凹面容易形核。
d. 物理效能的影響:液相巨集觀流動會增加形核率,施加電場或磁場也能增加形核率。
這是因為液體金屬中已凝固的核心(小晶體)由於受到衝擊振動而碎裂成幾個核心,或是模壁附近產生的晶核被沖刷走。此效果稱為晶核的機械增值。由於受到機械的作用,而使核心提前形成。
什麼是均質成核,什麼是非均質成核
6樓:匿名使用者
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非均質成核理論2008-03-07 14:59根據lamer理論,在生成物濃度極稀或過飽和度大的情況下,將以核的形成為主.要使不同物質形成複合粒子,生成物濃度不能夠超過臨界濃度,過飽和度的控制是關鍵。
因此要以成膜方式包覆,反應物濃度要控制適當。如圖1
根據非均質成核理論,新相在已有的固相中成核並長大,其表面吉布斯自由能的增加量小於自身形核的表面吉布斯自由能增加量,即非均質成核優於均質成核。
7樓:匿名使用者
金屬的凝固特性需要掌握的主要內容
概念:1,溫度場的描述(不穩定溫度場,穩定溫度場,等溫面,等溫線,溫度梯度)
2,鑄件的凝固方式(逐層凝固,中間凝固,體積凝固)
3,均質形核與非均質形核
4,晶體長大
5,單相合金的結晶與多相合金的結晶
6,平衡結晶與非平衡結晶
7,溶質再分配係數與成分過冷
8,共生區與共生生長
9,離異生長與離異共晶
溫度場的描述(不穩定溫度場,穩定溫度場,等溫面,等溫線,溫度梯度)
複習掌握穩態溫度場和不穩態溫度場的區別
掌握不穩態溫度場的微分方程表示式及邊界條件初始條件
溫度場的求解方法(解析法,數值法及試驗法)
掌握等溫面,等溫線和溫度梯度的定義和表達方式
逐層凝固 體積凝固 中間凝固
鑄件凝固方式對凝固液相的補縮能力影響很大,從而影響最終鑄件的緻密性和熱裂紋產生機率
均質形核與非均質形核要掌握的內容
臨界形核半徑
臨界形核功
形核率非均質形核條件(主要考慮兩相之間的錯配度)
非均質形核形核條件
1,結晶相的晶格與雜質基底晶格的錯配度δ 的影響
晶體長大
粗糙介面和光滑介面的文字敘述
粗糙介面:介面固相一側的點陣位置只有約50%被為固相原子所佔據,形成坑坑窪窪,凹凸不平的介面結構.粗糙介面也稱"非小晶面"或"非小平面".
光界滑面:介面固相一側的點陣位置幾乎全部為固相原子所佔滿,只留下少數空位或臺階,從而形成整體上平整光滑的介面結構.光滑介面也稱"小晶面"或"小平面".
基於不同生長介面表現出的不同的長大方式
1,連續長大
2,臺階方式長大(側面長大)
單相合金結晶中應重點掌握的內容
對於k0〈1時,平衡結晶與非平衡結晶條件下溶質再分配的過程分析
特別是熟練掌握固態無溶質原子的擴散,液態溶質原子只有部分擴散條件下的溶質再分配過程分析.
在這個條件下,穩定凝固區域(表示單位時間內從固相排到液相中的溶質原子數等於擴散離開介面的原子數)固相溶質的濃度和液相中溶質的濃度變化值的分析與計算.
溶質再分配係數
定義:溶質平衡分配係數k0 定義為恆溫t*下固相合金成分濃度c s 與液相合金成分濃度c l 達到平衡時的比值
k0 <1的合金, k0 越小,固液相線張開程度越大,固相凝固開始和終了時的成分差別越大,成份偏析越嚴重.
|1- k0 |為偏析係數.
合金凝固
溶質擴散不均
溶質再分配
巨集觀和微觀成分偏析
晶體形貌,微觀尺寸,不同相之間分佈特徵
氣孔,縮孔縮鬆,鑄造應力,鑄造裂紋
材料的效能
由溶質再分配引起的成分過冷
成分過冷的判據
"成分過冷"對合金單相固溶體結晶形態的影響
平面生長方式
胞狀生長方式
胞狀樹枝晶生長方式
自由樹枝晶生長方式
共晶合金的凝固
將共晶組織分為三類:
(1) 粗糙-粗糙介面(非小晶面-非小晶面)共晶
金屬-金屬共晶及金屬-金屬間化合物共晶
(2) 粗糙-光滑介面(非小晶面-小晶面)共晶
金屬-非金屬共晶
(3) 光滑-光滑介面(小晶面-小晶面)共晶
非金屬-非金屬共晶
共生區和共生生長的概念
離異生長與離異共晶的概念
(暈圈型和晶間偏析型)
1)把平衡相圖概念和不平衡共晶結晶動力學過程聯絡了起來
2) 非平衡結晶現象:如非共晶成分的合金可以結晶成100%的共晶組織,而共晶成分的合金結晶時反而得不到100%共晶組織
3) 有助於對共生生長和離異生長這兩種不同共晶方式,作進一步分析和**共生區的概念與平衡圖並不矛盾,在無限緩慢的冷卻條件下,共生區退縮到共晶點e,合金液即按平衡相圖所示的規律進行結晶
注意共晶結晶時領先相的含義以及作為領先相應具備的條件.
兩個組元熔點相近,兩條液相線基本對稱,兩相長大速度基本相同的非小晶面-非小晶面合金,領先相的概念不突出.
對於非小晶面和小晶面的結晶,領先相往往是小晶面生長的高熔點非金屬相.
合金中的其它元素可能改變領先相的生長方式,從而改變共晶組織形態.
複習思考題
1. 怎樣理解溶質平衡分配係數k0 的物理意義及熱力學意義
2.說明為什麼異質形核比均質形核容易,影響異質形核的因素是什麼
3. 討論兩類固-液介面結構(粗糙面和光滑面)形成的本質及其判據.
4. 固-液介面結構如何影響晶體生長方式和生長速度 同為光滑固-液介面,螺旋位錯生長機制與二維晶核生長機制的生長速度對過冷度的關係有何不同
複習思考題
5. 何謂結晶過程中的溶質再分配 它是否僅由平衡分配係數k0 所決定 當相圖上的液相線和固相線皆為直線時,試證明k0 為一常數.
6.何為成分過冷判據 成分過冷的大小受哪些因素的影響
7.分別討論"成分過冷"對單相固溶體及共晶凝固組織形貌的影響
8.如何認識"外生生長"與"內生生長" 由前者向後者轉變的前提是什麼 僅僅由成分過冷因素決定嗎
9.試描述離異共晶組織的兩種情況及其形成原因.
10.試述非小晶面-非小晶面共生共晶組織的生核機理及生長機理,組織特點和轉化條件.
11.以灰鑄鐵共晶生長為例,試描"非小晶面-小晶面"共晶生長方式以及生長動力學因素對其影響.
第四章 液態成型過程質量控制
本章主要介紹的鑄件巨集觀組織形成及凝固缺陷(包括偏析,氣孔,夾雜,收縮,縮孔,縮鬆,鑄造應力和裂紋)等.
主要從凝固缺陷的形成機理,影響因素及控制措施著三方面進行討論.
記憶重點:
1,概念敘述
2,形成機理
3,影響因素及控制措施
表面細等軸晶區:緊靠型壁的外殼層,由紊亂排列的細小等軸晶組成,僅幾個晶粒厚度
柱狀晶區:由自外向內沿著熱流的方向彼此平行排列的柱狀晶組成
內部等軸晶區:由紊亂排列的粗大等軸晶所組成
重點掌握各晶區形成的規律.
細等軸晶的形成:
1,激冷作用大量非均質生核
2,型壁脫落的晶粒隨著澆注液流而分佈於整個鑄件
3, "枝晶熔斷"理論
4,孕育處理起非自發形核作用並促進晶粒遊離以細化晶粒
5,控制冷卻條件(從g線和開始結晶溫度線的位置考慮)
6,控制澆注工藝(在澆鑄過程中增加液流對型壁的沖刷,採用振動方式引起更多的枝晶脫落)
偏析主要是由於合金在凝固過程中溶質再分配和擴散不充分引起的,它們對合金的力學效能,切削加工效能,抗裂效能以及耐腐蝕效能等有著程度不同的損害.
偏析現象也有有益的一面,如利用偏析現象可以淨化或提純金屬等.
微觀偏析(晶內偏析,晶界偏析)
巨集觀偏析(正常偏析,逆偏析,帶狀偏析
重力偏析,v 形偏析和逆v 形偏析)
(掌握每一種偏析的形成原因和預防措施)
合金中氣體的存在形式和危害性
存在形式:固溶體,化合物和氣孔
危害:1.使鋼鐵脆化
2.形成氣孔
3.產生冷裂紋
4. 引起氧化和合金元素燒損
氣體的**與產生
熔鍊過程
澆注過程
鑄型金屬中的氣孔按氣體**不同可分為:析出性氣孔,侵入性氣孔和反應性氣孔.
掌握每一種氣孔的形成原因,特徵,危害性及消除措施
夾雜物的分類
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