材料成型基本原理.ppt

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1、第三章第三章 凝固凝固l凝固：物质从液态到固态的转变过程。凝固：物质从液态到固态的转变过程。l若凝固后的物质为晶体，则称之若凝固后的物质为晶体，则称之l为结晶。为结晶。l凝凝固固过过程程影影响响后后续续工工艺艺性性能能、使使用用性性能能和寿命。和寿命。l凝凝固固是是相相变变过过程程，可可为为其其它它相相变变的的研研究究提供基础。提供基础。1第一节第一节 材料结晶的基本规律材料结晶的基本规律1液态材料的结构液态材料的结构结构：长程无序而短程有序。结构：长程无序而短程有序。特特点点（与与固固态态相相比比）：原原子子间间距距较较大大、原原子子配配位位数数较较小、原子排列较混乱。小、原子排列较混乱。2

2、第一节第一节 材料结晶的基本规律材料结晶的基本规律2过冷现象过冷现象 supercooling（1）过冷：液态材料在理论结晶温度以下仍保持液态的现象。过冷：液态材料在理论结晶温度以下仍保持液态的现象。（2）过冷度：液体材料的理论结晶温度）过冷度：液体材料的理论结晶温度(Tm)与其实际温度之差。与其实际温度之差。T=Tm-T(见冷却曲线见冷却曲线)注注:过冷是凝固的必要条件过冷是凝固的必要条件(凝固过程总是在一定的过冷度下进行凝固过程总是在一定的过冷度下进行)。3第一节第一节 材料结晶的基本规律材料结晶的基本规律3结晶过程结晶过程（1）结晶的基本过程：）结晶的基本过程：形核长大形核长大。（见示意

3、图）。（见示意图）（2）描述结晶进程的两个参数）描述结晶进程的两个参数形核率形核率：单位时间、单位体积液体中形成的晶核数量。用：单位时间、单位体积液体中形成的晶核数量。用N表示。表示。长大速度长大速度：晶核生长过程中，液固界面在垂直界面方向上单位时间：晶核生长过程中，液固界面在垂直界面方向上单位时间内迁移的距离。用内迁移的距离。用G表示。表示。4第二节第二节 材料结晶的基本条件材料结晶的基本条件 1热力学条件热力学条件（1）G-T曲线曲线a是下降曲线：由是下降曲线：由G-T函数的一次导数（负）确定。函数的一次导数（负）确定。dG/dT=-Sb是上凸曲线：由二次导数（负）确定。是上凸曲线：由二次

4、导数（负）确定。d2G/d2T=-Cp/Tc液相曲线斜率大于固相：液相曲线斜率大于固相：由一次导数大小确定。由一次导数大小确定。二曲线相交于一点，即材料的熔点。二曲线相交于一点，即材料的熔点。5第二节第二节 材料结晶的基本条件材料结晶的基本条件 1热力学条件热力学条件（2）热力学条件）热力学条件Gv=LmT/TmaT0,Gv0时时,Gk非非T2T1)28本章小结与习题讨论课4 液态金属凝固时需要过冷，那么固态金属熔化时是否需要过热？液态金属凝固时需要过冷，那么固态金属熔化时是否需要过热？为什么？为什么？5 假设凝固时的临界晶核为立方体形状，求临界形核功。分析在同样过假设凝固时的临界晶核为立方体形状，求临界形核功。分析在同样过 冷度下均匀形核时，球形晶核和立方晶核哪一个更容易成？冷度下均匀形核时，球形晶核和立方晶核哪一个更容易成？29