科学基础7要点分析.ppt

第六章第六章材料的凝固与气相沉积材料的凝固与气相沉积熔化炼钢浇注炼铜?凝固:物质从液态到固态的转变过程。若凝固后的物质为晶体,则称之为结晶。?凝固过程影响后续工艺性能、使用性能和寿命。?凝固是相变过程,可为其它相变的研究提供基础。补充材料结晶的基本规律 1 液态材料的结构结构:长程无序而短程有序。特点(与固态相比):原子间距较大、原子配位数较小、原子排列较混乱。 2 过冷现象 supercooling (1)过冷:液态材料在理论结晶温度以下仍保持液态的现象。(2 )过冷度:液体材料的理论结晶温度(T m) 与其实际温度之差。△T=T m-T ( 见冷却曲线) 注: 过冷是凝固的必要条件(凝固过程总是在一定的过冷度下进行)。这是一种过度冷却的水(约零下 21摄氏度)。一开始的时它是液体,但倒进碗里就马上变成冰水混合物状 3 3 结晶过程结晶过程( (1 1)结晶的基本过程: )结晶的基本过程: 形核-长大形核-长大。(见示意图) 。(见示意图) ( (2 2)描述结晶进程的两个参数)描述结晶进程的两个参数形核率形核率:单位时间、单位体积液体中形成的晶核数量。用:单位时间、单位体积液体中形成的晶核数量。用 N N表表示。示。长大速度长大速度:晶核生长过程中,液固界面在垂直界面方向上单:晶核生长过程中,液固界面在垂直界面方向上单位时间内迁移的距离,用位时间内迁移的距离,用 G G表示。表示。第一节材料凝固时晶核的形成一、均匀形核 TS HGG????0转变的热力学条件为?????????GST SSdT dG 且恒为正值液态金属原子排列的混乱程度比固态大很多,所以 SLSS ???????????GST SSdT dG 且恒为正值其中的 T m表示该温度下, 液固自由能相等,该温度就是金属的理论凝固温度 1 热力学条件(2)热力学条件△G v=-L m△T/T m a △T>0, △G v<0- 过冷是结晶的必要条件(之一)。 b △T 越大, △G v 越小-过冷度越大,越有利于结晶。 c △G v 的绝对值为凝固过程的驱动力。