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1、溶体状态对BiTeSe系热电材料组织结构的作用(文献综述)专业：材料成型12-3班学号：2012211052姓名：张宗委指导老师：祖方遒1.熔体过热处理影响合金凝固特性的机制摘要：对熔体过热处理影响合金液形核温度、结品潜热和结品相生长特性的机制进行了理论研究.从理论上得到了铝熔体屮最大尺寸原子团的原子数与熔体温度、合金结晶潜热和合金中结晶和生长特性因子与合金液性质之问的理论关系式,根据得到的理论关系式可预测熔体过热温度对金属液的形核温度、合金液的结晶潜热及合金中结晶相生长特性因子影响趋势.山文中理论关系预测出Al-Si合金的形核过冷度随熔体过热温度的升高而增大、结品潜热随熔体过热温度的升高而
2、减小、结晶相生长特性因子随熔体过热温度的升高而减小.关键词：熔体过热;形核过冷度;结晶潜热;生I^特性;原子团尺寸1.1合金液结构的热力学类型合金液结构的热力学类型主要由合金液中宥关原子对作用能的相对大小决定对由元素A和B形成的二元合金液，一般用A原子与B原子的相互作用系数OAB来衡量合金液中原子对作用能的和对强弱.OAB定义为OAB=EAB-(EAA+EBB)/2(1)式屮:EAA,EBB,EAB分别为合金液中A-A原子对、B-B原子对和A-B原子对的作用能.当RAB=RAA+EBB)/2,即0吋，因为合金液中A-B原子对的能量和A-A原子对、B-B原子对的平均能量是一样的,所以原子的分介
3、是随机的,这种合金液具有理想溶液的性质.当EAB<(EAA+EBB)/2,即oAB<0时，因为合金液屮A-A原子对和B-B原子对没有A-B原子对稳定,合金液中A、B原子互和吸引，所以，合金液屮存在的是由A原子和B原子短程有序分布所形成的原子团.显然，在63AB<0这一热力学条件的作用下,合金液凝固后的组织中将会出现A与B形成的金属间化合物，Al-Cu合金属于此类.当EABXEAA+EBB)/2,即oAB>0时，因为合金液屮A-B原子对的能量高于A-A原子对及B-B原子对的T均能量，这意味着A-B原子对不稳定，所以合金液中的A、B原子倾向于分别聚集起来,形成偏聚的状态.显然，在oAB〉0这一热
4、力学条件的作用下，合金凝固后的组织应由以A为基和B为基的固溶体组成，而不应出现A和B形成的金属间化合物,Al-Si合金属于此类.1.2金属液中原子团的尺寸随温度的变化关系在750K左右吋,铝液最大尺寸原子团屮所含的原子数多达300个左右；随着温度的升高,铝液最人尺寸原子团中所含的原+数逐渐减小；当温度足够高，铝液中最大尺、?原子团中所含的原子数趋于稳定，几乎不随温度变化.1.3.过热温度与形核温度的关系金属液中发生的形核•一般为非均匀形核，假定晶核与形核基底的润湿角为e、形核基底的表面为一个平面，并设晶核的形状是一个截G半径为r岡球的球冠，则发生异质形核时，熔体屮满足形核临界条件原子团屮的原
5、子数nn为nn=32no3N03VmAS3v(Tm-T)3f(())(9)其屮f(0)=(2-3cos0+cos30)/4.阁3中的曲线1为f(0)=0.1时，铝的rm随温度的变化曲线.将在Thl温度过热的金属液冷至T*s温度时,在平衡状态下金属液屮原子团所含的原子数应按照曲线3增大n*n.显然，在此条件下，铝在f(e)=0.1异质核心上的形核温度为T^n.但在非平衡状态卜金属液中原子团所含的原子数不是按照图3和图4中的曲线2增大到n*n,而是按照阁4屮的曲线3增大到一个比n*n要小的值.只冇当温度降到Tnl时，铝液最大尺寸原子团中所含的原子数才会等于铝在f(0)=0.1异质核心上发生形核
6、所需的临界原子数,从而使金属液屮发生异质形核.所以，实际金属液的形核温度Tnl小于其在平衡状态下的温度1.3.过热温度与结晶潜热的关系合金凝固时结晶潜热的变化是其自由能变化的一个反映.对于由A和B组成的二元合金液来说，其自由能为G=G0+AHm-T△Sm(10)式中:GO为A和B在混合前的自由能总和，AHm和△Sm分别为混合热和混合熵.GO,△Hm和△Sm可分别用以下关系式确定G0=xAu0A+xBnOB(ll)AHm=g)ABxAxB(12)ASm=-R(xAlnxA+xBlnxB)(13)式屮:xA和xB分别为A和B的摩尔分数；u0A和pOB分别为A和B的克分子自由能;R为气体常数.对原
7、子以均匀随机分布的理想二元合金液，因其0,故由式(10)可得其自由能G*为G*=GO-T△Sm(14)将式(14)与式(10)比较,可以看出实际合金液的自由能比理想合金液的自由能多出了一项，这就是浞合热G-G*=△Hra=oABxAxB(15)显然，多出的混合热必然对合金的结晶潜热产生影响，根据结晶潜热的定义可以确定出实际合金液的结晶潜热AH与理想合金液结晶潜热AH*的关系为A11=AH*+oABxAxB(1
