-液态金属结晶的基本原理.docx

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1、第六章液态金属结晶的根本原理1、怎么从相变理论理解液态金屈结晶过程中的生核、成长机理？答：相变理论：相变时必需具备热力学和动力学条件.金属结晶属一种相变过程：热力学条件即过冷度了驱动力AGV动力学条件：抑制能障,热力学能障界面自由能形核I动力学能障激活自由能AG长大A假设在体系内大范用进展,则需极大能量，所以器起伏，先生核主要抑制热力学能障,然后消灭最小限度的过渡区“界面”，此界面渐渐向液相内推移一长大（主要抑制动力学能障）。2、试述均质生核与非均质生核之间的区分与联系，并分别从临界晶核曲率半径、生核功两个方面阐述外来衬底的潮海力量对临界生核过冷度的影响。要满足纯金属非均质生核的热力学要求，液

2、态金属必需具得哪两个根本条件？答（1：广=r=%.=2c,J相等w；1.AT44（）（）2-3co+C5但【/=11/=71/3ff0=KJ334非均质生核所需体积小，即相起伏时的原子数少。16no3T（）（2） 6=1G*=G0均3UAT2%两种均需能量起伏抑制生核功，但非均质生核能需较小。右图看出TA1.T在即:对:0与AT的影响.*（4）生核功：（5）纯金属非均质生核的热力学条件：液态金属需具备条件（1）液态金属需过冷衬底存在。3、物质的熔点就是固、液两相平衡存在的温度、试从这个观点动身阐述式（43）中尸与AT之间关系的物理意义.22T答：式4-3/=.，均AGIAT当=M.两相平衡：当

3、时,趋于固相:即固相教液相稳定:O式中看出ATTTrJ。功ATT即7J.此时固相更桓定，更易于发生相变,就以较小的r即可稳定存在。均4、液态金属生核率曲线特点是什么？在实际的非均质生核过程中这个特点又有何变化？答：实际非均质生核率受衬底面积大小的影响，当衬底面积全部布满后，生核率伸线中断，即不再有非均质生核。相变、生核、成长中的热力学及动力学：(I)相变：热力学条件：AT,可以供绐相变出动力AGOV动力学条件：抑制热力学能障和动力学能障.生核:抑制能障：热力学(界面自由能)、动力学AG(作用小，对生核率影响小)A(3)生长：热力学能障：G(nA)KTi取决于(处过冷状态，且相变驱动力抑制此能V

4、FF障)动力学能障：AGA5、从原子尺度看,打算固一液面微观构造的条件是什么？各种界面构造与其生长机理和生长速度之间有何联系？它们的生长外表和生长防线各有什么特点？答：(1)热力学因素：=K(父2Y1.1.kT1IRAvJno2平坦界面动力学因素:大：连续生长粗糙界面构造非平衡时Tt小：平坦界面的生长平坦界面构造(2) 粗糙界面：连续生长R=UArIh完整平坦界面：二维生核R=UeATTT连续生长非平坦界面：螺旋生长，R=UAT2,旋转单晶，反射单晶。-=St,/=Iu-1。1.t.c1.Iq)9、固相无集中，液相均匀混合。假设图PQ线是0（。时固相成分）与界面处固相成分C一的克数平均值。试证

5、：O=C（2-比）证明:210、何谓成分过冷判据？成分过冷的大小受哪些应诉的影响？它又是如何影响着晶体的生长方式和结晶状态的？全部的生长方式都仅仅由成分过冷因素打算吗？答（I）成分过冷判据/251.Ot,N数金属在液相线温度下D,1.-s*w2Z1.m1.1.假设P,=P,试分别求出卜.表中当G=,0%（质量分数.卜同）、I%、0.01%以及E1=4与0.1时确实保平面生长所必需的G/值。考虑到铸锭或铸件中一般状况下G35%y,依据计和结果你能得出什么结论？10%（重量:）1%（重量）0.01%(重量:)0.4G答：-2-R0.1t1.tcS-k.)UG-Dk$/OWc(i)ROODkIO结论

6、:/T-简洁平面生长I）r简洁平面生长O一般铸造条件卜很少平面牛.长。12、共晶结晶中，满足共生生长和离异生长的根本条件是什么？共晶两相的固液界面构造与其共生区构造特点之间有何关系？它们对共晶合金的结晶方式有何影响？答：（1）共生生长的根本条件：a共晶两相应有相近的析出力量，原析出相在领先相得外表生核，从而便于形成具有共生.界面的双向核心.b界面沿溶质原子的横向臾中能保证共晶两相等速生长，使共生生长得以连续进展.（2）离异生长的根本条件相大量析出，而另相尚未开头结晶时，形成晶相偏析型离异共晶组织。合金成分偏离共晶点很远，初品相长的很大，共晶成分的残面液体很少，另相得生核困难：偏离共晶成分，初晶

7、相长的较大，另一相不易生核或当领先相为另一相的“晕圈”，被封闭时，形成领先相成球状构造的离异共晶组织.（3）两相固-液界面构造分为：非小面一非小面共晶合金：共生区对称：非小面一小面共晶合金：非对称共生区，偏向非金属高熔点一侧：（4）非小面-非小面：共面生长：层片状，棒状，6系片状，特别：离异非小面-小面：可以共生生长，与以上不同：当生长界面在局部是不定的，固液界面参差不齐，领先相的生长形态打第若共生两相的构造形态。产生封闭“晕圈”时，离异生长方式。13、小面.非小面共晶生长的最大特点是什么？它与变质处理之间的关系是什么？答：最大特点：小面相在共品生长中的各向异性行为打钵/共晶两相组织构造的根本特征。由丁平坦界而本身存在着各种不同的生长机理，故这类共晶合金比非小面-非小面共晶合金具有更简单的组织形态变化。即使同一种合金在不同的条件下也能形成变种形态互异、性能悬殊的共生共晶甚至共晶组织，与变质处理间的关系：变质处理主要转变领先相（小面相）的界面生长动力学过程，转变其构造，从而转变共晶组织的构造。14、图为某二元共生共晶体积元的示意图，设体枳元是一个变长为I的立方体，假设相为棒状其体积为1/=八，a、B相间面积为，=2nr,式中r为棒横截面半彳仝，假设a为片状则其体rr枳为1/=瓦相间面积为$=2.试证明：*6请用上述结果说明相间界面能对共生共品中的棒状-片状组织的转变规律。解：