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结晶及晶体生长形态观察
一、实验目的
1、根据凝固条件结晶组织形貌特征。
2、观察盐类(***铅)结晶过程。
二、实验内容简述
1、饱和的***铅水溶液结晶过程
第一阶段:在溶滴外层形成一圈细小等轴晶。
第二阶段:在此基础上向里形成较粗大的柱状晶。
第三阶段:在溶滴中心部分形成不同位向的枝晶。


固溶体合金结晶时在液-固界面前沿的液相中有溶质聚集,引起界面前沿液相熔点的变化。在液相的实际温度分布低于该熔点变化曲线的区域内形成过冷。这种由于液相成分变化与实际温度发表共同决定的过冷度,称为成分过冷。
合金的成分、液相中的温度梯度和凝固速度是影响成分过冷的主要因素。
高纯物质在正的温度梯度下结晶为平面生长,在负的温度梯度下成树枝状生长。固溶体合金或纯金属含微量杂质时,即使在正的温度梯度下也会因有成分过冷成树枝状或胞状生长。
晶体的生长形态与成分过冷区的大小有密切的关系,当成分过冷区较窄时形成胞状晶;当成分过冷区足够大时形成树枝晶。

观察***铅的结晶过程,可以清楚的看到树枝晶生长时各次轴的形成和长大,最后每个枝晶形成一个晶粒。根据各晶粒主轴指向不一致,可知它们有不同的位向。
***铅水溶液在载玻片上结晶上,只能显示出枝晶的平面生长形貌。

合金凝固时常出现成分过冷,当液固界面前沿的成分过冷区较窄时,固相表面上偶然的凸起,不可能向更远的液相中延伸,因此界面不能形成树枝状,而只能形成一些凸起的曲面,称为胞状界面。

金属结晶时需要过冷度,以提供相变的驱动力。因此金属实际开始结晶的温度低于其熔点,两者之差称为过冷度。
同种金属结晶时的过冷度随冷却速度的增加而增大。过冷度越大,所得晶粒越小。

不同浇注条件下纯铝铸锭的宏观组织特征
试样编号
铸型材料
铸型温度(℃)
浇注温度(℃)
组织形貌特征
1
砂模
500
700
多边形的粗大等轴晶
2
砂模
室温
700
粗大柱状晶,中心处有等轴晶
3
铁模
室温
700
较粗大柱状晶
4
铁模
500
700
较粗大柱状晶,中心少量等轴晶
5
铁模
室温
800(加Ti变质)
细小等轴晶
500℃砂模700 ℃浇注
1
室温砂模700 ℃浇注
2
室温铁模700 ℃浇注
3
500℃铁模700 ℃浇注
4
室温铁模800 ℃浇注(加Ti)
5