材料加工原理课件 第3讲.ppt

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1、2.2液态金属凝固结晶的热力学与动力学金属凝固结晶的热力学条件•均质形核•异质形核•晶体生长•第二章液态金属及其加工凝固的热力学条件凝固的热力学条件液－固两相自由能与温度的关系∆GV=∆HV−Tm∆SV=0凝固的热力学条件凝固的热力学和动力学能障•–界面能–激活能均质形核Or*气相中单个小尺寸金属的熔点熔体中小结晶颗粒的熔点T3令：熔体中小结晶颗粒的熔点下降∆T3关于均质形核温度T4均质形核率金属原子在结晶过程中的自由能变化单位体积液相中的原子数固液界面紧邻固体核心的液体原子数形核功液体原子振动频率被固相接受的几率液体原子扩散激活能均质形核率过冷度不大：过冷度非常大：

2、变大，非晶异质形核异质形核率单位体积中液相与非均质核心部位接触的原子数影响异质形核率的因素过冷度界面状况液态金属状态1)2)3)晶体长大正温度梯度下的凝固界面形态负温度梯度下的凝固界面形态Jackson因子与界面形态Jackson因子与界面形态粗糙与光滑界面粗糙界面生长形态二维和缺陷生长机制不同生长机制的生长速度与过冷度的关系连续生长二维台阶生长螺旋位错生长不同生长机制的生长速度与过冷度的关系2.3液态金属的冶金处理影响形核的冶金处理•影响生长的冶金处理•共格和半共格关系和Al-B相图Al-Ti细化处理前后Al-7Si合金的组织Si对铸铁的孕育作用机理孕育前后的灰铁晶

3、粒度变质处理对Al-Si合金性能的影响Al-7Si合金变质前后的硅相形态Sr对亚共晶铝硅合金的变质作用abcdeunmodified0.005wt%Sr0.010wt%Sr0.015wt%Sr0.020wt%SredcbaSi相的孪晶与大角度分枝石墨结构与生长方式球状石墨的生长模型球化前后的石墨组织思考题：液态金属的主要结构信息有哪些？其表征和测定方法怎样？这些结构与性质会对液态金属的凝固过程和凝固组织有什么影响？1.2.常用金属融化时的熵变与升华时的的熵变相大概是一个什么样的比例？这种熵变差异对金属从液态结晶和从气相中结晶的界面形态有什么影响？如果液态金属的结构是均

4、匀的，结晶将如何进行？3.液态金属的冶金处理是通过哪些途径改变或控制凝固过程和凝固组织的？4.研讨题：按热力学理论估算，大多数金属当尺寸很小时（如小于2nm），其熔点将降至室温以下。我们能在室温下拥有（制备和储存）如此小尺寸的金属粉末（颗粒）吗？为什么？