實驗五結(jié)晶過程的觀察（精編版）

1、實驗五結(jié)晶過程的觀察一、實驗?zāi)康?. 觀察透明鹽類的結(jié)晶過程及其晶體組織特征。為理解、掌握金屬的結(jié)晶理論建立感性認(rèn)識。2. 觀察具有枝晶組織的金相照片及其有枝晶特征的鑄件或鑄錠表面，建立金屬晶體以樹枝狀形態(tài)成長的直觀概念。二、實驗設(shè)備及材料1帶CCD的生物顯微鏡； 2投影儀； 3.接近飽和的氯化銨或硝酸鉛水溶液（由實驗室預(yù)先配制好）； 4干凈玻璃片、吸管； 5電爐或電吹風(fēng)； 6有枝晶組織的金相照片； 7有枝晶的金屬鑄件實物。三、實驗原理晶體物質(zhì)由液態(tài)凝固為固態(tài)的過程稱結(jié)晶。結(jié)晶過程亦為原子呈規(guī)則排列的過程，包括形核和核長大兩個基本過程。由于液態(tài)金屬的結(jié)晶過程難以直接觀察，而鹽類亦是晶體物質(zhì)，其

2、溶液的結(jié)晶過程和金屬很相似， 區(qū)別僅在于鹽類是在室溫下依靠溶劑蒸發(fā)使溶液過飽和而結(jié)晶，金屬則主要依靠過冷， 故完全可通過觀察透明鹽類溶液的結(jié)晶過程來了解金屬的結(jié)晶過程。圖 5 1 結(jié)晶過程三個階段形成的三個區(qū)域a) 最外層的等軸細(xì)晶粒區(qū)(100 )b)次層粗大柱狀晶區(qū)(100 ) c) 中心雜亂的樹枝狀晶區(qū)(100 )在玻璃片上滴一滴接近飽和的氯化銨（NH 4Cl）或硝酸鉛 Pb(NO3)2 水溶液， 隨著水分蒸發(fā)， 溶液逐漸變濃而達(dá)到飽和，繼而開始結(jié)晶。 我們可觀察到其結(jié)晶大致可分為三個階段：第一階段開始于液滴邊緣，因該處最薄，蒸發(fā)最快，易于形核，故產(chǎn)生大量晶核而先形成一圈細(xì)小的等軸晶（如圖

3、5-la 所示），接著形成較粗大的柱狀晶（如圖 5-1b所示）。因液滴的飽和程序是由外向里，故位向利于生長的等軸晶得以繼續(xù)長大， 形成伸向中心的柱狀晶。 第三階段是在液滴中心形成雜亂的樹枝狀晶，且枝晶間有許多空隙（如圖5-1c 所示）。這是因液滴已越來越薄，蒸發(fā)較快，晶核亦易形成，然而由于已無充足的溶液補(bǔ)充，結(jié)晶出的晶 體填不滿枝晶間的空隙，從而能觀察到明顯的枝晶。實際金屬結(jié)晶時，一般均按樹枝狀方式長大（如圖 5-2 所示）。但若冷速小， 液態(tài)金屬的補(bǔ)給充分，則顯示不出枝晶，故在純金屬鑄錠內(nèi)部是看不到枝晶的，只能看到外形不規(guī)則的等軸晶粒。但若冷速大， 液態(tài)金屬勢必補(bǔ)縮不足而在枝晶間留下空隙，其

4、宏觀組織就可明顯地觀察到樹枝狀晶。某些金屬如銻鑄錠表面， 即能清楚地看到枝晶組織， 如圖5-3 所示。若金屬在結(jié)晶過程中產(chǎn)生了枝晶偏析， 由于枝干和枝間成分不同， 其金相試樣浸蝕時， 浸蝕程度亦不同， 枝晶特征即能顯示出來，見圖 5-4。4歡迎下載圖52 樹枝晶生長圖（100）圖5 3 銻錠表面浮凸的樹枝狀晶圖5 4 鉛銻合金的顯微組織四、實驗步驟1. 在干凈玻璃片上，用吸管滴上一滴配制好的氯化鉸或硝酸鉛水溶液，液滴不宜太厚，否則因蒸發(fā)太慢而不易結(jié)晶。2. 將上述滴有溶液的玻璃片放在電爐上烘烤，或用電吹風(fēng)吹， 以加速水分蒸發(fā)。3. 將玻璃片置于生物顯微鏡下，從液滴邊緣開始觀察結(jié)晶過程，并畫下結(jié)晶過程示意圖。4. 觀察具有樹枝晶組織的金相照片及鑄件實物（可用放大鏡）。五、注意事項(1）溶液烘烤時間不宜過長，一般以肉眼觀察到邊緣稍許發(fā)白為宜。(2）實驗時應(yīng)注意試樣的清潔， 不要讓異物落入液滴內(nèi)， 以免影響結(jié)晶過程的觀察。更應(yīng)注意不能讓液滴流到顯微鏡部件上，尤其不能讓它碰到物鏡， 以免損壞顯微鏡。五、實驗報告要求1. 簡述實驗?zāi)康摹?. 繪出所觀察到的鹽類溶液結(jié)晶過程示意圖，并簡述結(jié)晶過程。序號結(jié)晶示意圖簡述結(jié)晶