凝固与新型材料ppt课件.ppt

《凝固与新型材料ppt课件.ppt》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、凝固与新型材料主讲人：吕海燕西安科技大学2021/8/61内容提要2021/8/62自然界的物质通常存在三种状态，即气态、液态和固态。在一定的条件下，物质可以在三种状态之间转变。物质从液态转变成固态的过程就是凝固一、凝固概述1凝固的概念2021/8/63凝固结晶由液态转变为固态的过程。结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。2021/8/64水凝结成雪花晶体2凝固现象的广泛性水的结冰、火山熔岩的固化、钢铁生产中的铸锭。几乎一切金属制品在生产中都要经历一次或以上凝固过程。2021/8/65液体金属（钢水）浇注后凝固成固

2、体金属（铸锭）2021/8/66*SchematicofthermoplasticInjectionmoldingmachine塑料注射成形后的凝固2021/8/673凝固过程的复杂性缩小3－5％更“整齐”2021/8/68发生溶质再分配2021/8/69晶体的形核及生长二凝固科学与技术的核心2021/8/610熔化熵与晶体形态2021/8/6112021/8/6122021/8/613结晶规律：结晶过程是晶核不断形成和长大的过程晶粒立体长大液体中瞬时有许多规则排列的原子团，时聚时散长大形核晶核长大不断生成新晶核相碰晶粒多晶体晶体凝固的基本规

3、律2021/8/614形核长大形成多晶体两个过程重叠交织过冷度2021/8/615单个等轴晶的形成---四角生长2021/8/616单个等轴晶的形成---六角生长2021/8/617单个等轴晶的形成---各向异性2021/8/6182021/8/619三单相及多相合金凝固2021/8/620不同凝固速率下DD407单晶高温合金的凝固界面形态G=360k/cmV=3.5μm/sV=6μm/sV=10μm/s2021/8/621V=50μm/sV=100μm/sV=400μm/s2021/8/6222021/8/623铸件的晶粒组织和枝晶形态20

4、21/8/624典型的共晶组织2021/8/625Al-12.6％Si共晶定向凝固组织（非规则共晶）2021/8/626包晶反应机制(a)包晶反应示意图;(b)Cu-55%Sn合金包晶反应淬火界面,V=2µm/s;(c)淬火前保温1小时,V=10µm/s2021/8/627离散带状;(b)部分或岛带状;(c)初生相向包晶相转变;(d)耦合共生生长;(e)新形核相离散分布;(f)振荡树状包晶合金凝固组织的多样性包晶凝固过程中各相形核、生长之间相互竞争与耦合的复杂性W.J.Boettinger,etal.ActaMater.2000,48(1):

5、43~702021/8/6282021/8/629液态金属转变为固体金属的过程就是凝固过程，凝固过程主要是晶体或晶粒的生成和长大过程，所以也称结晶。从微观来看，凝固是金属原子从无序状态到有序状态的转变，也就是液体中无规则的原子集团转变为按一定规则排列的固态结晶体。从宏观来看，它是把液体金属储藏的显热和结晶潜热传输到外界，使液体转变为有一定形状的固态物质金属及其合金都是晶体，所以它们的凝固过程就是结晶。金属冶炼、铸造、焊接工艺过程就是结晶过程。凝固是相变过程，可为其它相变的研究提供基础。凝固过程影响后续工艺性能、使用性能和寿命。小结2021/8

6、/630材料的分类按状态分，材料可分为单晶、多晶、非晶、准晶和液晶。从组分的角度，材料则可分为金属、无机材料、有机材料、先进复合材料。从应用来看，材料可分为信息材料、能源材料、生物材料、建筑材料、航空航天材料等。目前常根据材料的用途，将材料分为结构材料和功能材料两大类。结构材料主要是以强度为主要性能指标构造受力构件所用材料。这类材料是机械制造、工程建筑、交通运输、航空航天等各种工业的物质基础。功能材料是指除强度外还具有优良的电、磁、光、声、热、力、生物医学等功能，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的材料

7、，是新材料的领域的核心。四新型材料2021/8/631材料的多样性能源材料金属材料无机非金属材料光电材料有机高分子材料智能材料生物材料生态环境材料复合材料你知道那些材料？单晶多晶非晶准晶液晶建筑材料航空航天材料结构材料功能材料信息材料还有哪些材料？请补充！2021/8/632物质磁性的普遍性——无处不在（1）物质的各种形态，无论是固态、液态、气态、等离子态、超高密度态都具有磁性；（2）物质的各个层次，无论是原子、原子核、基本粒子等都会具有磁性。（3）无限广袤的宇宙，无论是各个天体，还是星际空间都存在着或强或弱的磁场。例如：地球磁场强度约为24

8、0A/m，太阳的普遍磁场强度约为80A/m.1磁性材料2021/8/633磁性细菌1975年即发现磁性细菌---体内有一排磁性纳米粒子许多生物体内就有天然的纳米磁性