《液固相变原理》读书报告

《《液固相变原理》读书报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、《液固相变原理读》-----读书报告本门课程设计液态金属的结构特征及物理性质,液固相变的基本原理，现代定向凝固理论，快速凝固理论和传输过程对凝固过程的影响等五大主要内容。下面我将以定向凝固理论为重点来和大家一起交流学习。在近代材料制备与加工技术的发展对新材料的研发，应用和产业化有决定作用。同时和可以有效的改进和提高传统材料的使用性能，对传统材料产业的更新和改造具有重要作用。定向凝固技术被广泛应用于忽的具有特殊取向的组织和有优异性能的材料内容提要：第一章：定向凝固1.1定向凝固的发展史1.2.1定向凝固的基本定义1.2.2定向凝固—成分

2、过冷理论的提出1.2.3定向凝固技术的适用范围第二章共晶包晶偏晶2.1共晶的凝固2.2包晶的凝固2.3偏晶的凝固第一章：定向凝固1.1定向凝固的发展历史定向凝固过程的理论研究的出现是在1953年，那是Charlmers及其他的同事们在定向凝固方法考察液/固界面形态演绎的基础上提出了被人们称之为定量凝固科学的里程碑的成分过冷理论。在20世纪60年代，定向凝固技术成功的应用于航空发动机涡轮叶片的制备上，大幅度提高了叶片的高温性能，使其寿命加长，从而有力地推动了航空工业发展。近20年来，不仅开发了许多先进的定向凝固技术，同时对定向凝固理论也进

3、行了丰富和发展，从Charlmers等的成分过冷理论到Mullins等的固/液界面稳定动力学理论（MS理论），人们对凝固过程有了更深刻的认识，从而又能进一步指导凝固技术的发展。随着其他专业新理论的出现和日趋成熟及实验技术的不断改进，新的凝固技术也将被不断创造出来。定向凝固技术必将成为新材料的制备和新加工技术的开发提供广阔前景，也必将使凝固理论得到完善和发展。1.2.1定向凝固技术定向凝固技术是使液态金属的热量沿着一定的方向排出，或通过对液态金属施深过冷，从而使晶体的生长（凝固）向着一定的方向进行最终获得具有单方向晶粒组织的一种工艺方法。

4、它经历从功率降低法—快速凝固法—液态金属冷却的发展过程。由于冷却及控制技术的不断进步，使热量排出的强度及方向性不断提高，从而使固液界面前沿液相的文都梯度不断提高。这不仅是晶粒生长的方向提高，而且组织更细长，挺直，并延长了定向区。定向凝固技术已广泛应用于铸造高温合金燃气轮叶片的生产中，由于力学性质优异，使叶片工作温度大幅度提高，从而提高发动机的性能。1.2.2定向凝固—成分过冷理论的提出定向凝固技术实验的发展推动了凝固理论的发展和深入。Charlmers、Tiller等人在研究中发现在合金中液固界面前沿由于溶质富集将会产生“成分过冷”导致

5、平衡界面失稳而形成胞晶核枝晶。首次提出了成分过冷理论。成分过冷理论纯金属的凝固过程1.在正的温度梯度下，固液界面前沿液体几乎没有过冷，固液界面以平面方式向前推进，即晶体以平面方式向前生长。2.在负的温度梯度下，界面前方的液体强烈过冷，晶体以树枝晶方式生长。成分过冷理论能成功的判定低速生长条件下无偏析特征的平面凝固，避免胞晶或枝晶的生长。20世纪50年代Charlmers、Tiller等人首次提出单晶二元合金成分理论。固液界面液相区内形成成分过冷条件主要有两方面：一、是由于溶质在固相和液相中的固溶度不同，即溶质原子在液相中固溶度大，在固相

6、中固溶度小，当单向合金冷却凝固时，溶质原子被排挤到液相中去，在固液界面液相一侧堆积着溶质原子，形成溶质原子的富集层。随着离开固液界面距离增大，溶质质量分数逐渐降低。二、是在凝固过程中，由于外界冷却作用，在固液界面固相一侧不同位置上的实际温度不同，外界冷却能力强，实际温度低；相反实际温度高。如果在固液界面液相一侧，溶液中的实际温度低于平衡时液相线温度，出现过冷现象。在此基础上，Charlmers、Tiller等人首次提出了著名的“成分过冷”判据：式中：GL为液固界面前沿液相温度梯度（K/mm）；V为界面生长速度（mm/s）；mL为液相线斜

7、率；C0为合金平均成分；k0为平衡溶质分配系数；DL为液相中溶质扩散系数；ΔT0为平衡结晶温度间隔。据此，可以得到平衡界面生长的临界速度：式中，△T。=mLC0(k0-1)，△T0是合金平衡结晶温度间隔。注意：1.在晶体生长过程中，当不存在成分过冷时，如果在平直的固液界面上由于不稳定因素扰动产生凸起，也会由于过热的环境将其熔化而继续保持平面界面。2.而当界面前沿存在成分过冷时，界面前沿由于不稳定因素而形成的凸起会因为处于过冷区而发展，平界面失稳，导致树枝晶的形成。小节：1.成分过冷理论提供了判断液固界面稳定性的第一个简明而适用的判据，对

8、平界面稳定性，甚至胞晶和枝晶形态稳定性都能够很好地做出定性地解释。但是这一判据本身还有一些矛盾，如：成分过冷理论把平衡热力学应用到非平衡动力学过程中，必然带有很大的近似性;2.在固液界面上引入局部的曲率变化