下載本文檔
版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)
文檔簡介
1、第三章純金屬的凝固本章主要內(nèi)容:液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu);金屬結(jié)晶過程:金屬結(jié)晶的條件,過冷,熱力學(xué)分析,結(jié)構(gòu)條件晶核的形成:均勻形核:能量分析,臨界晶核,形核功,形核率,非均勻形核:形核功,形核率晶體的長大:動態(tài)過冷度(晶體長大的條件),固液界面微觀結(jié)構(gòu),晶體長大機制,晶體長大形態(tài):溫度梯度,平面長大,樹枝狀長大、結(jié)晶理論的應(yīng)用實例:鑄錠晶粒度的控制,單晶制備,定向凝固,非晶態(tài)金屬一、 填空仁在液態(tài)金屬中進行均質(zhì)形核時,需要結(jié)構(gòu) 起伏和能量起伏。1. 金屬凝固的必要條件是 過冷度和能量起伏。2. 細化鑄錠晶粒的基本方法是:(1)控制過冷度 ,(2)變質(zhì)處理,(3)振動、攪拌等 5、 形成臨界晶核時體積
2、自由能的減小只能補償新增表面能的 2/3。6、 液態(tài)金屬均質(zhì)形核時,體系自由能的變化包括(體積自由能)和(表面自由能)兩部分,其中一表面-2;九 r =自由能是形核的阻力,體積自由能是形核的動力;臨界晶核半徑K與過冷度厶T呈反比_Lm.IT _關(guān)系,臨界形核功 Gk等于 3(Lm也T)表面能的1/3。7 動態(tài)過冷度是 晶核長大時固液界面(前沿)的過冷度_。8在工廠生產(chǎn)條件下,過冷度增大,則臨界晶核半徑 減小,金屬結(jié)晶冷卻速度越快,N/G比值越大,晶粒越纟旺_小。9 制備單晶的基本原理是 保證一個晶核形成并長大一,主要方法有_尖端成核法和 垂直提拉法。10.獲得非晶合金的基本方法是 快速冷卻。1
3、1鑄錠典型的三層組織是 細晶粒區(qū),柱狀晶區(qū) ,等軸晶區(qū) 。12純金屬凝固時,其臨界晶核半徑的大小、晶粒大小主要決定于過冷度。14液態(tài)金屬凝固時, 異質(zhì)形核需要的過冷度比均質(zhì)形核小,這是因為_異質(zhì)形核時固相質(zhì)點可作為晶核長大,其臨界形核功較小。15、液態(tài)金屬凝固過程中晶體長大的方式有(垂直長大方式)和(橫向長大方式),其中大多數(shù)金屬采用(垂直長大方式)方式長大。、名詞解釋 過冷度,臨界晶核,臨界晶核半徑,自發(fā)形核,結(jié)構(gòu)起伏、能量起伏,形核功,形核率,變質(zhì)處理, 異質(zhì)形核,非晶態(tài)金屬、光滑界面、粗糙界面、溫度梯度、三、判斷1純金屬中含有少量雜質(zhì)在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的。(V )2臨界半徑rK大小僅與過冷
4、度有關(guān)。(X )3液態(tài)金屬凝固時,臨界晶核半徑與過冷度成反比。(V )4在液態(tài)金屬中形成臨界晶核時,體系自由能的變化為零。(X )5任何溫度下液態(tài)金屬中出現(xiàn)最大結(jié)構(gòu)起伏是晶胚。(X )6任何過冷度下液態(tài)金屬中出現(xiàn)的最大結(jié)構(gòu)起伏是晶核。(X )只有超過臨界過冷度的最大結(jié)構(gòu)起伏其自由能呈降低趨勢,形成后可穩(wěn)定存在并有長大的趨勢。小于臨界過冷度的晶核自由能是增加的,形成后不能穩(wěn)定存在7濕潤角T1 =冗時,異質(zhì)形核最容易進行。(X )9為了細化晶粒,工藝上采用增大過冷度的方法,這只對小件或薄件有效,而對較大厚壁鑄件并不適用。(V )10從非均勻形核計算公式:A非均勻=A均勻(2-3cos于cos
5、9;p /4看出當于0°時固相雜質(zhì)相當于現(xiàn)成的大晶核。 (V ) 11理論凝固溫度與固/液界面處溫度之差,稱為動態(tài)過冷度。(X )晶核長大過程中液固界面處液相的理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度之差在不斷變化,即過冷度在不斷變化,此即動態(tài)過冷度。12動態(tài)過冷度是指結(jié)晶過程中實際液相溫度熔點之差。(X )13液態(tài)金屬結(jié)晶時,其臨界晶粒半徑rK是不變的恒定值。(X )14液態(tài)金屬結(jié)晶時,其理論結(jié)晶溫度與固/液界面處溫度之差稱為臨界過冷度。(X )rmax=rk,最大晶核剛好能夠轉(zhuǎn)變?yōu)榫Ш?,把這樣的過冷度稱為臨界過冷度四、問答1根據(jù)凝固理論,試述細化晶粒的基本途徑及細化原因。解答:凝固的基本過程為
6、形核和長大,形核需要能量和結(jié)構(gòu)條件,形核和長大需要過冷度。細化晶粒的基本途徑可以通過加大過冷度,加入形核劑,振動或攪拌。晶粒大小對鑄錠(件)的性能有很大影響:在室溫條件下,一般金屬材料,其晶粒越細,強度、硬度、塑性 及韌性都同時提高-細晶強化。晶粒大小的控制對改善金屬的綜合性能具有重要的實際意義。2回答液態(tài)金屬凝固時均質(zhì)形核的有關(guān)問題:(1)寫出臨界晶核半徑k的表達式;_ 2b2% 15迢廠LmT(2)畫出k與過冷度T的關(guān)系曲線示意圖;(3)寫出形核功Gk與臨界晶核界面能的關(guān)系式;1 * G 二 A 二3(4)簡述均質(zhì)形核的必要條件。均勻形核是在過冷液態(tài)金屬中,依靠結(jié)構(gòu)起伏形成大于臨界晶核的晶
7、胚,同時必須從能量起伏中獲得形 核功,才能形成穩(wěn)定的晶核。結(jié)構(gòu)起伏與能量起伏是均勻形核的必要條件;同時,均勻形核還必須在一定的 過冷條件下進行。5 簡述液態(tài)金屬結(jié)晶時,過冷度與臨界晶粒半徑,形核功及形核率的關(guān)系。推導(dǎo)均質(zhì)形核純金屬凝固過程中臨界晶核半徑與過冷度的關(guān)系解答:G于液態(tài)金屬結(jié)晶時,均勻形核時臨界晶核半徑 K與過冷度厶T關(guān)系為C»3Tm216二GLm :T,臨界形核功 Gk等3(LmT 2。異質(zhì)形核時固相質(zhì)點可作為晶核長大,其臨界形核功較小,323二 Tm 2-3COS) cos 二2Gk'一,0為液相與非均勻形核核心的潤濕323cos v cos v 16 :角。二
8、 GA l GkN = Cexp(+-)形核率與過冷度的關(guān)系為:kT kT ,其中N為形核率,C為常數(shù), GA、 Gk分別表示形核時原子擴散激活能和臨界形核功。在通常工業(yè)凝固條件下形核率隨過冷度增大而增大。6簡述濕潤角日,雜質(zhì)粒子的晶體結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)對異質(zhì)形核的影響。解答:純金屬凝固時潤濕角0 = 0。,形核功為0,固相粒子促進形核效果最好;潤濕角0 = 180°,異質(zhì)形核功等于均勻形核功,固相粒子對形核無促進作用;潤濕角0° < 0 <180 °,形核功比均勻形核的形核功小,0越小,固相粒子促進形核效果越好。雜質(zhì)顆粒的晶體結(jié)構(gòu)與晶核相同或相近時,促進
9、形核效果好,當兩者結(jié)構(gòu)不相同時,一般對促進形核效果差或不促進形核。雜質(zhì)粒子的表面成凹形時,促進形核效果好,成平面狀時次之,凸形時最差。7 銅的熔點 Tm=1356K,熔化熱厶 Hm=1628J/cm2, ;:=177erg/cm2,點陣常數(shù) a=0.3615nm。求銅 T=100 C 時均-2"T勻形核的臨界核心半徑和每個臨界核心的原子數(shù)目。解答:在金屬凝固時,可以近似認為Lm= Hm,根據(jù)均勻形核時臨界晶核半徑rK與過冷度厶T關(guān)系為mrLm :T,可以計算得到 r= 0.79X 10 7cm= 0.79nm。&何謂過冷,過冷度,動態(tài)過冷度,它們對結(jié)晶過程有何影響?解答:過冷是指金屬結(jié)晶時實際結(jié)晶溫度Tn比理論結(jié)晶溫度 Tm低的現(xiàn)象。過冷度 T指Tm與Tn的差值。動態(tài)過冷度指晶核長大時的過冷度。金屬形核和長大都需要過冷,過冷度增大通常使形核半徑、形核功減少,形 核過程容易,形核率增加,晶粒細化。9 :根據(jù)冷卻速度對金屬組織的
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 上海2024年上海市精神衛(wèi)生中心工作人員招聘筆試歷年參考題庫解題思路附帶答案詳解
- 小小翻譯員:學(xué)習(xí)幾個簡單的外語單詞
- 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進展與物聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用策略報告
- 小學(xué)數(shù)學(xué)期中綜合測驗
- 小學(xué)體育模擬試卷
- 3.11 北洋政府的統(tǒng)治與軍閥割據(jù) 課件-2024-2025學(xué)年統(tǒng)編版八年級歷史上冊
- 政治-人教版高中政治必修3《文化生活》全冊教案、學(xué)案juf
- 2024年小班圣誕節(jié)活動策劃方案范文(30篇)
- 2024年圣誕夜感言(3篇)
- 班主任季度工作總結(jié)(35篇)
- 7.1促進民族團結(jié) (課件) 2024-2025學(xué)年九年級道德與法治上冊 (統(tǒng)編版)
- (正式版)SHT 3551-2024 石油化工儀表工程施工及驗收規(guī)范
- 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備現(xiàn)場維護手冊
- 員工勞動合同期滿考核表
- 電氣安裝技術(shù)交底大全記錄
- 山東省殘疾兒童定點康復(fù)機構(gòu)評分細則
- 病危通知書 直接打印
- 企業(yè)新型學(xué)徒制試點班管理及學(xué)徒考核辦法
- 四種客戶類型老鷹型孔雀型鴿子型貓頭鷹型-清晰歸納版講解學(xué)習(xí)
- 材料3:國家級企業(yè)技術(shù)中心申報材料撰寫要求解讀
- 釋放孔施工方案
評論
0/150
提交評論