第三章 纯金属的凝固

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1、第三章纯金属的凝固本章主要内容：液态金属的结构；金属结晶过程：金属结晶的条件，过冷，热力学分析，结构条件晶核的形成：均匀形核：能量分析，临界晶核，形核功，形核率非均匀形核：形核功，形核率晶体的长大：动态过冷度（晶体长大的条件），固液界面微观结构，晶体长大机制，晶体长大形态：温度梯度，平面长大，树枝状长大陶瓷、聚合物的凝固结晶理论的应用实例：铸锭晶粒度的控制，单晶制备，定向凝固，非晶态金属1.      填空1..在液态金属中进行均质形核时，需要________起伏和___________能量起伏。2.      金属凝

2、固的必要条件是_____________________________。3.      液态金属凝固时，均质形核的条件是：（1）_________________________________；（2）_______________________________，（3）___________________________________。4.      细化铸锭晶粒的基本方法是：（1）_______________________，（2）____________________，（3）______________

3、_____________。5形成临界晶核时体积自由能的减小只能补偿新增表面能的________。6液态金属均质形核时，体系自由能的变化包括两部分，其中_____________自由能是形核的阻力，______________自由能是形核的动力；临界晶核半径rK与过冷度vT呈_________关系，临界形核功vGK等于___________________。7动态过冷度是_______________________________________________。8在工厂生产条件下，过冷度增大，则临界晶核半径____

4、_，金属结晶冷却速度越快，N/G比值___________，晶粒越___。9制备单晶的基本原理是_____________________________，主要方法有_____________法和______________法。。10.获得非晶合金的基本方法是_____________________________。11铸锭典型的三层组织是______________,__________________,___________________。12根据凝固理论，为了细化铸锭晶粒，对于小尺寸的铸锭一般可采用_____

5、_______方法，对于大尺寸的铸锭则采用_______________方法。13纯金属凝固时，其临界晶核半径的大小、晶粒大小主要决定于______________________。14液态金属凝固时，异质形核需要的过冷度比均质形核小，这是因为_____。（异质形核时固相质点可作为晶核长大，其临界形核功较小。）2名词解释过冷度，临界晶核，临界晶核半径，自发形核，能量起伏，形核功，形核率，变质处理，柱状晶带，等轴晶，异质形核，非晶态金属 3判断1纯金属中含有少量杂质在热力学上是稳定的。（）2临界半径rK大小仅与过冷度有关

6、。（）3液态金属凝固时，临界晶核半径与过冷度成反比。（）4在液态金属中形成临界晶核时，体系自由能的变化为零。（）5任何温度下液态金属中出现最大结构起伏是晶胚。（）6任何过冷度下液态金属中出现的最大结构起伏却是晶核。（）7湿润角q=180e时，异质形核最容易进行。（）8枝臂间距是指相邻两树枝晶一次轴之间的距离。（）9为了细化晶粒，工艺上采用增大过冷度的方法，这只对小件或薄件有效，而对较大厚壁铸件并不适用。（）10从非均匀形核计算公式：A非均匀=A均匀（2-3cosq+cos3q）/4看出当q=00时固相杂质相当于现成的大

7、晶核。（）11理论凝固温度与固/液界面处温度之差，称为动态过冷度。（）12动态过冷度是指结晶过程中实际液相温度熔点之差。（）13液态金属结晶时，其临界晶粒半径rK是不变的恒定值。（）14液态金属结晶时，其理论结晶温度与固/液界面处温度之差称为临界过冷度。（）4问答1根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径。2试根据凝固理论，分析通常铸锭组织的特点。3试说明在铸锭中获得细等轴晶组织可以采取的措施。4回答液态金属凝固时均质形核的有关问题：（1）      写出临界晶核半径gk的表达式；（2）      画出gk与过冷度DT的关

8、系曲线示意图；（3）      写出形核功DGk与临界晶核界面能的关系式；（4）      简述均质形核的必要条件。5简述液态金属结晶时，过冷度与临界晶粒半径，形核功及形核率的关系。6简述湿润角q，杂质粒子的晶体结构和表面形态对异质形核的影响。7铜的熔点Tm=1356K，熔化热vHm=1628J/cm2，s=177erg/cm2，