最新金属凝固原理第5章PPT课件.ppt

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1、金属凝固原理第5章第一节铸件宏观结晶组织的形成及其影响因素基本概念基本原理晶区形成影响因素一、基本概念1.结晶组织（1）宏观状态：铸态晶粒形态、大小、取向和分布等；（2）微观结构：晶粒内部的结构形态，如树枝晶、胞状晶等亚结构形态，共晶团内部的两相结构形态及这些结构形态的细化程度。2.宏观结晶组织三个晶区：表面细晶粒区；柱状晶区；内部等轴区。三、宏观结晶组织的形成1.表面细晶区（1）形成原因型壁激冷——激冷晶（2）影响因素型壁附近熔体内是否存在大量非均质生核条件1）型壁散热条件决定的过冷度和凝固区域宽度；

2、2）型壁和熔体中杂质微粒的生核能力。（3）晶核来源1）过冷熔体中非均质生核——型壁附近熔体内部的大量生核——必要条件；2）晶粒游离——型壁晶粒脱落、枝晶熔断、晶粒增殖等、抑制铸件形成稳定的凝固壳层——充分条件。2.柱状晶区（1）（开始）稳定凝固层的产生——（结束）内部等轴晶区的形成；（2）形成过程稳定凝固层形成后——垂直于型壁的单向热流作用下——以树枝状单向延伸生长、各枝晶主杆方向互不相同——晶体的择优生长（主杆与热流方向平行的枝晶生长更为迅速、优先生长、并抑制相邻枝晶（取向不利）的生长）——柱状晶的方向

3、越集中、晶粒的平均尺寸就越大。图5-8柱状晶的择优生长3.等轴区（1）本质：熔体内部晶核自由生长的结果。（2）等轴晶晶核的来源1）过冷熔体直接生核理论;2）界面前方晶粒游离理论:杰克逊：生长着的柱状晶在凝固界面前方的熔断、游离、增殖导致内部等轴晶晶核的形成；索辛：液面晶粒下雨似的沉积在柱状晶前方的液体中——铸锭凝固时内部等轴晶晶核的主要来源；3）激冷晶游离理论：浇注期间和凝固初期的激冷晶游离。（3）等轴晶区的形成过程1）索辛：界面前方存在等轴晶的晶核；晶核长大形成网络以阻止柱状晶区的生长。2）弗兰爵克逊：

4、一部分游离晶的沉淀；一部分游离晶被侧面生长着的柱状前沿俘获。3）我国学者：（界面生长速度R－游离晶垂直于界面的运动速率V）V临，则可形成内部等轴晶区。四、影响因素1.金属性质方面1）强生核剂——生核2）宽结晶温度范围的合金和小的温度梯度GL—∆Tc3）溶质元素含量较高，平衡分配系数偏离1较远——成分过冷区宽度Xo4）凝固时长时、激烈的对流——晶粒游离2.浇注条件方面1）低的浇注温度——过热度低，游离晶粒多、易残存2）合理的浇注工艺不同浇注工艺Al-0.2%Cu合金的宏观结构3.铸型性质和铸件结

5、构方面1）铸件a.薄壁铸件：激冷——较大的过冷——生核能力越强；薄壁铸件，金属型比砂型更易获得细等轴晶。b.型壁较厚：导热性较差、激冷只在表层、等轴晶的形成主要靠各种形式的晶粒游离。2)铸型a.低蓄热系数b——延缓稳定凝固壳层的形成，有助于激冷晶的游离；使内部温度梯度GL变小，凝固区域加宽，有利于等轴晶的增加——∆Tc（主导因素）厚壁铸件，砂型铸造较金属型铸造更易获得等轴晶（尤在高温浇注下）b.b——过热热量散失——游离晶残存——等轴晶数量（次要因素）小结了解掌握晶粒游离的概念、产生过程及作用

6、；重点1.综合应用溶质再分配、成分过冷及晶粒游离理论分析宏观结晶组织三个晶区的形成过程；2.主要影响因素。作业：5-1（p155）武汉理工大学涡轮式分级机性能的实验概述基本概念和理论基础涡轮分级机的结构特点和工作原理分级机性能的实验研究基本概念和理论基础分级技术是一门涉及机械、材料、化工以及流体力学等多学科的高新技术。广义的分级是利用颗粒粒径、密度、颜色、形状、化学成分、磁性、放射性等特性的不同而把颗粒分为不同的几个部分。在粉体中，分级是指根据生产工艺的需要，把粉碎产品按某种粒度大小或不同类型颗粒进行分选

7、的操作。分级装置必须具备的基本条件颗粒物料在进入分级装置前必须高度分散分级室内应有两个以上的对抗力存在有颗粒特性的差别（如粒径、形状、表面性质、比重等）物料的可输送性分级产物的可捕集性超细分级应该遵循的原则物料在分级前必须处于完全充分的分散状态分离作用力要强而有力，分离作用力要只作用在点、线上，每个力的作用是瞬间的，但整个作用区域却是持久存在的对气流要作整流处理，避免产生局部涡流，以提高分级精度一经分离出来的粗粒应立即卸出，以免再度混合涡轮分级机的关键部件分级轮(涡轮)反冲气套分级轮反冲气套涡轮分级机的

8、工作原理涡轮分级机是根据物料颗粒大小不同，在旋转气流场里受到离心力的大小也不同的原理进行分级的。涡轮在箱体内高速旋转，形成一个宽度为H的分级区域，空气从外部引入，在分级区中心有一排风机产生的轴向抽吸力即空气曳力，使筒体内形成负压，其中涡轮中心的负压最低，待分级的物料被负压抽吸带到涡轮外边缘附近形成分级区，同时，由于涡轮作高速旋转，使气流呈螺旋状向涡轮中心运动。假设颗粒向涡轮中心运动的径向速度为Vr，由惯性离心力产生背向涡轮中心