(25)--3.5金属材料科学基础.ppt

第三章第三章 二元合金的相结构与结晶二元合金的相结构与结晶3.5 3.5 节节 成分过冷成分过冷成分过冷成分过冷纯金属的过冷度：纯金属的过冷度：T=TT=Tmm-T-T实际实际由由 T T实际实际 改变引起的过冷改变引起的过冷热过冷热过冷纯金属：纯金属：固液界面前沿液体中的温度梯度正负平面状长大树枝状长大固溶体合金：固溶体合金：固液界面前沿液体中的温度梯度正负树枝状/胞状长大树枝状长大成分过冷：成分过冷：在固溶体的结晶过程中，当液相实际温度分布一定，但由于液相中溶质分布发生变化，改变了液相的熔点，这种由成分变化引起的过冷现象称为成分过冷。影响过冷度因素影响过冷度因素实际温度固液界面前沿液体成分温度t0t2溶质浓度（a）K0C0C0C0/K0（c）固液界面距离x实际温度分布实际温度分布温度t0t2固液界面（b）距离x成分过冷成分过冷的条件及影响因素的条件及影响因素液体平衡结晶温度曲线温度t0t2固液界面距离x（d）成分过冷区实际温度分布液体平衡结晶温度曲线固液界面距离x（e）温度t0t2温度梯度越平缓，成分过冷区就越大。生产上，通过控制温度梯度的大小来控制过程成分的大小。成分过冷对晶体长大形状和铸锭组织的影响成分过冷对晶体长大形状和铸锭组织的影响金属及以金属为溶剂的固溶体一般为粗糙界面。纯金属：纯金属：取决于固液前沿温度分布。正温度梯度平面晶负温度梯度树枝状 固溶体：固溶体：取决于固液前沿温度分布+成分过冷。负温度梯度树枝状正温度梯度随成分过冷程度增大分别形成平面晶、胞状晶和树状晶。如：将成分为C0的液态合金浇入铸型型壁温度降至液相的平衡结晶温度t0,开始结晶固液界面处形成溶质原子富集的边界层成分过冷区界面平衡结晶温度降至t2界面温度降至t2后才能继续生长G1：仍为正温度梯度平面晶胞状界面的形成过程G2：小的成分过冷区胞状晶G3：相当于负温度梯度树枝晶K01时，存在溶质富集；K01时，存在溶剂富集。平面晶平面晶胞状晶胞状晶树枝晶树枝晶Al-Cu合金三种晶粒组织平面晶所需过冷度较大，工业实际达不到。故金属、固溶体合金铸件组织一般为树枝状晶的组织。