純金屬結(jié)晶精品課件

1、純金屬結(jié)晶第1頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二一、結(jié)晶的概念 1、近程有序（不穩(wěn)定、隨機、瞬變） 和遠程有序。 2、結(jié)晶定義 1）從狀態(tài)看： 指金屬自液態(tài)向固態(tài)過渡時晶體形成的過程，稱為 “一次結(jié)晶”。第2頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二 2）從金屬學(xué)觀點： 結(jié)晶則是指物質(zhì)的原子從近程有序結(jié)構(gòu)向遠程有序結(jié)構(gòu)過度的過程。 第3頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二二、結(jié)晶的條件 1、必要條件：過冷 第4頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二定義：金屬的實際結(jié)晶溫度（T1）低于理論結(jié)晶溫度(T0)的現(xiàn)象。 即在T0

2、以下金屬仍處于液態(tài)。作用： 過冷 自由能下降（G ） 產(chǎn)生驅(qū)動力。第5頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二 T1 T0 T（）第6頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二2、充分條件： 過冷度T = T0 T1 一般為10-30； 冷卻速度愈大、過冷度愈大。第7頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二三、結(jié)晶的過程 形核;長大。第8頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二 1、形核 1）定義 液體中最初形成分的一些作為結(jié)晶中心的穩(wěn)定的微小晶體（晶核）的過程。第9頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二2）形核的

3、方式 （1）自發(fā)形核 從過冷液體中直接產(chǎn)生晶核， 但需要很大的過冷度。 Fe 需要T = 295； Ni 需要T = 319。第10頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二（2）非自發(fā)形核依附于雜質(zhì)微粒的表面或容器壁表面產(chǎn)生的核；過冷度小10 30；為主導(dǎo)形核方式。第11頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二2、晶粒長大 1) 以枝晶狀長大； 2）有選擇性：散熱條件好的方向利于長大。第12頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二結(jié)晶前沿銻錠樹枝狀晶第13頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二四、晶粒大小的控制 1、對金屬性能的

4、影響 在一般情況下，晶粒愈細小，則金屬的強度、塑性和韌性愈好。第14頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二晶粒大小對純鐵的機械性能的影響 晶粒直徑（mm） 強度b（MPa） 伸長率（%） 9.716528.67.018030.62.521039.5第15頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二 2、晶粒大小的控制1）決定晶粒度的因素 形核率（N）：單位時間單位體積內(nèi)形成晶核的數(shù)目。長大速度（G）：晶核在單位時間內(nèi)生長的長度。第16頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二N/G 晶粒愈細小第17頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星

5、期二2）控制晶粒度的方法 （1）增加過冷度 冷卻速度T N/G 晶粒愈細小。 降低鑄造溫度； 用金屬型鑄造代替砂型。第18頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二當冷卻速度 1024/s 微晶合金、納晶合金。微晶合金的特點： 具有高強度、高硬度、良好的韌性；第19頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二 較高的耐磨性、耐蝕性及抗氧化、抗輻射性、穩(wěn)定性好等優(yōu)良性能。 還具有良好的物理性能：高電阻率，較高的超導(dǎo)，高的矯頑力。第20頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二當冷卻速度 1068/s 非晶態(tài)材料。非晶態(tài)合金的特點： 很高的強度、硬度、剛度；

6、 具有良好的韌性和塑性；第21頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二 無晶體缺陷，因此具有很高的耐蝕性，及高電阻率，高導(dǎo)磁率，低磁損和低聲波衰率。 第22頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二（2）變質(zhì)處理是指在液態(tài)金屬結(jié)晶前，加入一些細小高溶點的物質(zhì)，促使非自發(fā)形核的方法。易實現(xiàn)、效果明顯、最常用。 第23頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二鋼中加入Ti、V、Al；鑄鐵中加入Si、Ca；鋁中加入Ti、鋯。（3）振動，攪拌方法：破碎作用 提高形核率。第24頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二五、鑄錠的結(jié)構(gòu) 1-極細等軸

7、晶層；2-柱狀晶層；3-粗等軸晶區(qū)第25頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二1、表層的細晶粒層T極大，形核率大，晶粒細??；性能好，但極?。粺o實用價值。 第26頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二2）柱狀晶層T減小，使 N G，且散熱具有明顯的方向性；只有與壁垂直的晶核優(yōu)先長大成整齊、粗大的柱狀晶。第27頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二特點： 組織致密； 性能具有明顯的方向性，即縱向性能大于橫向性能； 但晶粒間存在較大脆弱面。應(yīng)用：渦輪葉片、磁性鐵合金、有色金屬等。第28頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二 3）

8、中心等軸晶區(qū)T 很小，使 N?。簧釤o方向性，晶核可向不同方向生長；形成粗大的等軸晶粒。 性能：無方向性，但組織疏松。應(yīng)用：一般鑄件。第29頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二五、凝固新技術(shù) 1、單晶的制備 垂直提拉法和尖端形核法。 石英管熱電偶籽晶晶體石英坩堝感應(yīng)線圈感應(yīng)線圈模子晶體絕熱層溶體第30頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二2、急冷凝固技術(shù) 平面流鑄造法1 - 扁平導(dǎo)流嘴2 - 軋輥3 鑄造金屬第31頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二熔體拖拉法第32頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二快速凝固霧化法第33頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二雙輥霧化法第34頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二3、定向凝固下降功率法第35頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二快速逐步凝固法第36頁，共37頁，2022年，5月20日，9點57分，星期二第一次 練 習(xí)1、