《材料科学基础教学资料》第五章金属材料的结构特征 材料科学基础.doc

《材料科学基础教学资料》第五章金属材料的结构特征_材料科学基础.doc第五章金属材料的结构特征第一节纯金属的凝固及结晶晶体的凝固通常在常压下进行,从相律可•知,在纯晶体凝固过程中,液固两项处于共存,自由度等于零,故温度不变,按热力学第二定律,在等温等压下,过程自发进行的方向是体系自由能降低的方向。(过冷度)(1)均匀形核1)晶体形成时的能量变化和临界晶核2)形核率(下图为形核率与速度之间的关系)过冷度AT(b)过冷度AT(a)(2)非均匀形核除非在特殊的试验条件下,液态金属中不会出现均匀形核。,如水杨酸苯脂呈现一定晶核长大,由于它的晶边呈小平面,(右图为连续长大速率和过冷度的关系图)二维形核(3),导得结晶动力学方程。,而旦取决于界面前沿液相中的温度分布情况,温度分布W有两种情况:正的温度梯度和负的温度梯度。(a,b),其柱状晶具有基本上是平面的界面,而且向着与热通量相反的方向生长。,绝大多数的二元相图都包括匀晶转变部分。,即在相变过程中有充分时间进行组元间的扩散,以达到平衡相的成分。,要达到平衡凝固,必须有足够的时间使扩散进行充分,但在工业生产中,合金溶液浇铸后的冷却速度较快,在每-•温度下不能保持足够的扩散时间,使凝固过程偏离平衡条件,,人们发现了多种多样绚丽多彩的共晶组织,晶大致归类,分为层片状、棒状(纤维状)、球状、,液相首先由某一•相形核,称为领先相。假如是以A组元为基固溶体a为领先相,它的形成将排出多余的B组元,当a相前沿液体中B组元的富集促进了以B组元为基的固溶体6的形成。,在液态可无限互溶,而固态只能部分互溶,甚至完全不溶。两组元的混合使合金的熔点比各组元低,因此,液相线从两端纯组元向中间凹下,两条液相线的交点所对•应的温度称为共晶温度。在该温度下,液相通过共晶凝固同时结晶出两个固相,这样两相的混合物称为共晶组织或共晶体。[伪共晶非平衡共晶组织某些合金在平衡凝固条件下获得单相固溶体,在快冷时可能出现少量的非平衡共晶体,如下图中a点以左或c点以右的合金。A”,(B)/%v担Bi本章小结金属开始凝固的温度恒低于其熔点。这种现象称为过冷。过冷度随液体冷却速度的提高而增大C金属凝固的基本过程是形核