材料科学基础第15讲-凝固2分析优秀PPT.ppt

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1、凝固22016-11-14本讲内容1）第2章和第3章复习2）习题3）专题探讨 金属中的相结构1)固溶体固溶体：置换固溶体置换固溶体及休姆休姆-罗塞瑞罗塞瑞规则规则，间隙固溶体间隙固溶体及小原子溶解度，有序固溶体有序固溶体，固溶体性能，其他固溶体概念。2)金属间化合物金属间化合物：正常价化合物，电电子浓度化合物子浓度化合物（如CuZn,Cu5Zn8,CuZn3)，间隙化合物“（如Fe3C），金属间化合物的特性.3)重要金属间化合物：TiAl,Nb3Sn。陶瓷相和玻璃相1）氧化铝2）硅酸盐陶瓷结构：Si-O四面体的岛状、链状、平面、立体联接。分子筛。3）玻璃相：玻璃的类型和成分。桥氧 和非桥氧。玻

2、璃的通性（非晶，透亮，高硬度，高脆性，各向同性，介稳性）金属结晶的基本规律1）结晶过程可分为形核与长大两个过程。形核过程主要影响晶粒的大小，长大过程主要影响晶粒的形态。2）结晶过程须要过冷度。过冷度T的定义。一般金属结晶的有效过冷度Tp0.2Tm。3)结晶过程体积自由能变更GB与过冷度T关系：GB=LmT/Tm4）结晶过程须要结构起伏和能量起伏。结构起伏指短程有序结构的形成和消散。常见的短程有序几何单元有四面体、八面体、十二面体、十四面体、十六面体。能量起伏是指液态金属中局部地区能量的波动。晶核的形成1 匀整形核的临界形核半径、临界形核功和形核率。当形成球形核时：rk=2/GBA=S/3，其中

3、S=4rk2N=Cexp(-A/kT)exp(-Q/kT)2 非匀整形核的形核功和形核率：G非AN非与过冷度、固体杂质（形核剂）的晶体结构及表面结构等因素有关。结构匹配度。晶体的长大1）晶体长大须要动态过冷度。2）液-固界面的微观结构。无机材料晶体的微观结构一般是光滑界面，金属晶体的微观结构粗糙界面。3）晶体长大的两种机制：垂直长大和横向长大。沿晶体缺陷台阶生长是主要的横向生长机制。4）晶体长大形态有两种：具有粗糙界面结构的晶体在正温度梯度下是平面状生长，得等轴晶粒形态。具有粗糙界面结构的晶体在负温度梯度下呈树枝状生长，得枝晶形态。5）晶粒度特殊凝固技术1 细晶铸造技术细晶铸造技术2 单晶单晶制备技术3 定向凝固定向凝固技术4 非晶非晶凝固技术5 微晶微晶或纳晶纳晶凝固技术习题见书111,112页。探讨题1）如何实现细晶铸造？2）如何实现单晶铸造？3）如何实现非晶铸造？4）为何会有枝晶？