成分過(guò)冷簡(jiǎn)介-課件

成分過(guò)冷1ppt課件成分過(guò)冷1ppt課件1.溶質(zhì)富集引起界面前液體凝固溫度（液相線溫度）變化(1)、“成分過(guò)冷”產(chǎn)生的條件過(guò)冷：金屬理論凝固溫度與實(shí)際溫度之差。熱過(guò)冷：金屬凝固時(shí)所需過(guò)冷度完全由傳熱所提供。僅由熔體實(shí)際溫度分布決定。成分過(guò)冷：凝固時(shí)由于溶質(zhì)再分配造成固液界面前沿溶質(zhì)濃度變化，引起理論凝固溫度的改變而在液固界面前液相內(nèi)形成的過(guò)冷。這種由固-液界面前方溶質(zhì)再分配引起的過(guò)冷，稱為成分過(guò)冷。由界面前方的實(shí)際溫度和液相線溫度分布兩者共同決定。成分過(guò)冷不僅受熱擴(kuò)散的控制，更受溶質(zhì)擴(kuò)散的控制。2ppt課件1.溶質(zhì)富集引起界面前液體凝固溫度（液相線溫度）變化(1)合金原始成分C0，平衡結(jié)晶溫度T0，液相線斜率m3ppt課件合金原始成分C0，平衡結(jié)晶溫度T0，液相線斜率m3ppt課件液相中只有擴(kuò)散時(shí)：x=0時(shí)，x=∞時(shí)，4ppt課件液相中只有擴(kuò)散時(shí)：x=0時(shí)，4ppt課件2、成分過(guò)冷的形成——內(nèi)因＋外因（冷卻速度）成分過(guò)冷度（ΔTK很小，可忽略）：產(chǎn)生“成分過(guò)冷”必須具備兩個(gè)條件：一是固-液界面前沿溶質(zhì)的富集引起成分再分配；二是固-液界面前方液相的實(shí)際溫度分布，或溫度分布梯度GL必須達(dá)到一定的值。

5ppt課件2、成分過(guò)冷的形成——內(nèi)因＋外因（冷卻速度）成分過(guò)冷度（ΔT成分過(guò)冷的條件：成分過(guò)冷的過(guò)冷度:6ppt課件成分過(guò)冷的條件：成分過(guò)冷的過(guò)冷度:6ppt課件影響成分過(guò)冷區(qū)寬度和過(guò)冷度大小的因素：工藝因素：G,v合金本身的因素：DL,m,k0,C0

成分過(guò)冷區(qū)的寬度，它隨凝固速度的增加而減小，隨液體中溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)的增大而增大。成分過(guò)冷區(qū)的寬度和成分過(guò)冷度的大小直接影響凝固時(shí)縮松、熱裂等缺陷的形成。

7ppt課件影響成分過(guò)冷區(qū)寬度和過(guò)冷度大小的因素：成分過(guò)冷區(qū)的寬成分過(guò)冷”條件和判據(jù)

“成分過(guò)冷”的形成條件分析

（K0＜1情況下)：→

界面前沿形成溶質(zhì)富集層→液相線溫度TL(x‘)隨x’增大上升→當(dāng)GL（界面前沿液相的實(shí)際溫度梯度）小于液相線的斜率時(shí)，即:

出現(xiàn)“成分過(guò)冷”。8ppt課件成分過(guò)冷”條件和判據(jù)“成分過(guò)冷”的形成條件分析8ppt課液相中只有有限擴(kuò)散時(shí)形成“成分過(guò)冷”的判據(jù)液相部分混合時(shí)形成“成分過(guò)冷”的判據(jù)

9ppt課件液相中只有有限擴(kuò)散時(shí)形成“成分過(guò)冷”的判據(jù)9ppt課件

由判據(jù)可見(jiàn)，下列條件有助于形成“成分過(guò)冷”：液相中溫度梯度?。℅L?。?；晶體生長(zhǎng)速度快，R大；

mL大，即陡的液相線斜率；原始成分濃度高，C0大；液相中溶質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)DL低；

K0＜1時(shí)，K0?。籏0＞1時(shí)，K0大工藝因素合金本身的因素10ppt課件由判據(jù)“成分過(guò)冷”的過(guò)冷度

以液相只有擴(kuò)散的情況為例：“成分過(guò)冷”區(qū)的最大過(guò)冷度：“成分過(guò)冷”出現(xiàn)的區(qū)域?qū)挾龋?1ppt課件“成分過(guò)冷”的過(guò)冷度以液相只有擴(kuò)散的情況為例：113、成分過(guò)冷的本質(zhì)（1）溶質(zhì)富集使平衡結(jié)晶溫度大為降低，減小了實(shí)際過(guò)冷度，甚至阻礙晶體生長(zhǎng)。（2）成分過(guò)冷使界面不穩(wěn)定，將不能保持平面。12ppt課件3、成分過(guò)冷的本質(zhì)（1）溶質(zhì)富集使平衡結(jié)晶溫度大為降低，減小二、“成分過(guò)冷”對(duì)合金固溶體

晶體形貌的影響規(guī)律隨“成分過(guò)冷”程度增大，固溶體生長(zhǎng)方式：

→平面晶→胞狀晶

→胞狀樹(shù)枝晶(柱狀樹(shù)枝晶)

→內(nèi)部等軸晶(自由樹(shù)枝晶)13ppt課件二、“成分過(guò)冷”對(duì)合金固溶體

晶體形貌的影響規(guī)律隨“成分過(guò)冷

合金固溶體凝固時(shí)的晶體生長(zhǎng)形態(tài)

a)不同的成分過(guò)冷情況

b)無(wú)成分過(guò)冷平面晶

C)窄成分過(guò)冷區(qū)間胞狀晶

d)成分過(guò)冷區(qū)間較寬柱狀樹(shù)枝晶

e)寬成分過(guò)冷內(nèi)部等軸晶14ppt課件合金固溶體凝固時(shí)的晶體生長(zhǎng)形態(tài)14ppt課件

純金屬在正溫度梯度下,為平面生長(zhǎng)方式,在負(fù)溫度梯度下為枝晶生長(zhǎng)方式.

對(duì)合金,在正溫度梯度下且無(wú)成分過(guò)冷時(shí)，同純金屬一樣，界面為平界面形態(tài)；在負(fù)溫度梯度下，也與純金屬一樣,為樹(shù)枝狀。但合金的樹(shù)枝狀生長(zhǎng)還與溶質(zhì)再分配有關(guān)。但合金在正的溫度梯度時(shí)，合金晶體的生長(zhǎng)方式還會(huì)由于溶質(zhì)再分配而產(chǎn)生多樣性：當(dāng)稍有成分過(guò)冷時(shí)為胞狀生長(zhǎng)，隨著成分過(guò)冷的增大（即溫度梯度的減?。?，晶體由胞狀晶變?yōu)橹鶢罹?、柱狀枝晶和自由?shù)枝晶（等軸枝晶）。

15ppt課件純金屬在正溫度梯度下,為平面生長(zhǎng)方式,在負(fù)溫1、無(wú)成分過(guò)冷的平面生長(zhǎng)平面生長(zhǎng)的條件：圖界面前方無(wú)成分過(guò)冷時(shí)平面生長(zhǎng)

a）局部不穩(wěn)定界面

b）最終穩(wěn)定界面16ppt課件1、無(wú)成分過(guò)冷的平面生長(zhǎng)平面生長(zhǎng)的條件：圖界面前方無(wú)成穩(wěn)定界面的推進(jìn)速率即晶體的生長(zhǎng)速率v可由界面上熱平衡方程導(dǎo)出

：所以：式中λS，λL—固、液兩相的導(dǎo)熱系數(shù)；

ρ，L—合金的密度和結(jié)晶潛熱。單相合金晶體生長(zhǎng)中同時(shí)受到傳熱和傳質(zhì)過(guò)程的影響，要保持平界面生長(zhǎng)方式，溫度梯度要高，而生長(zhǎng)速度要低。合金的性質(zhì)也有影響，C0和

愈大，k偏離1愈遠(yuǎn)，DL愈大，界面愈趨向于平面生長(zhǎng)。

17ppt課件穩(wěn)定界面的推進(jìn)速率即晶體的生長(zhǎng)速率v可由界面上熱平衡方程導(dǎo)出2、窄成分過(guò)冷區(qū)的胞狀生長(zhǎng)圖a）窄成分過(guò)冷區(qū)的形成

b）平界面在成分過(guò)冷作用下失去穩(wěn)定

c）穩(wěn)定的胞狀界面形態(tài)的形成

對(duì)宏觀平坦的界面，產(chǎn)生的任何凸起，都必將面臨較大的過(guò)冷，而以更快的速度向前長(zhǎng)大。同時(shí)不斷向周?chē)娜垠w中排出多余的溶質(zhì)，凹陷區(qū)域溶質(zhì)濃度增加得更快，因凹陷區(qū)域的溶質(zhì)向熔體擴(kuò)散比凸起部分更困難。凸起部分快速生長(zhǎng)的結(jié)果，導(dǎo)致凹陷部分溶質(zhì)進(jìn)一步濃集。胞狀界面的成分過(guò)冷區(qū)的寬度約在0.0l一0.1cm之間，隨著成分過(guò)冷的增大，發(fā)生：18ppt課件2、窄成分過(guò)冷區(qū)的胞狀生長(zhǎng)圖a）窄成分過(guò)冷區(qū)的形成

溶質(zhì)富集降低了凹陷區(qū)熔體的過(guò)冷度，從而抑制凸起晶體的橫向生長(zhǎng)。凸起晶體前端的生長(zhǎng)受成分過(guò)冷區(qū)寬度的限制，不能自由地向前伸展。當(dāng)由于溶質(zhì)的富集，而使界面各處的液相成分達(dá)到相應(yīng)溫度下的平衡溫度時(shí)，界面形態(tài)趨于穩(wěn)定。在窄成分過(guò)冷區(qū)的作用下，不穩(wěn)定的宏觀平坦界面就轉(zhuǎn)變成一種穩(wěn)定的、由許多近似于旋轉(zhuǎn)拋物面的凸出圓胞和網(wǎng)絡(luò)狀凹陷的溝槽所構(gòu)成的新的界面形態(tài)，這種形態(tài)稱為胞狀晶。以胞狀向前推進(jìn)的生長(zhǎng)方式，稱為胞狀晶生長(zhǎng)方式。19ppt課件溶質(zhì)富集降低了凹陷區(qū)熔體的過(guò)冷度，從而抑制凸起晶體的橫向3、較寬成分過(guò)冷區(qū)的柱狀樹(shù)枝晶生長(zhǎng)柱狀枝晶生長(zhǎng)過(guò)程隨著界面前方成分過(guò)冷區(qū)加寬，凸起晶胞將向熔體伸展更遠(yuǎn)；原來(lái)胞晶拋物狀界面逐漸變得不穩(wěn)定。晶胞生長(zhǎng)方向開(kāi)始轉(zhuǎn)向優(yōu)先的結(jié)晶生長(zhǎng)方向，胞晶的橫向也將受晶體學(xué)因素的影響而出現(xiàn)凸緣結(jié)構(gòu)，當(dāng)成分過(guò)冷加強(qiáng)時(shí)，凸緣上又會(huì)出現(xiàn)鋸齒結(jié)構(gòu)即二次枝晶。20ppt課件3、較寬成分過(guò)冷區(qū)的柱狀樹(shù)枝晶生長(zhǎng)柱狀枝晶生長(zhǎng)過(guò)程隨著界面前胞狀生長(zhǎng)向枝晶生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變將出現(xiàn)二次枝晶的胞晶稱為胞狀樹(shù)枝晶，或柱狀樹(shù)枝晶。如果成分過(guò)冷區(qū)足夠?qū)?，二次枝晶在隨后的生長(zhǎng)中又會(huì)在其前端分裂出三次枝晶。21ppt課件胞狀生長(zhǎng)向枝晶生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變將出現(xiàn)二次枝晶的胞晶稱為胞狀樹(shù)枝晶，較寬成分過(guò)冷作用下的枝晶生長(zhǎng)

隨界面前成分過(guò)冷區(qū)逐漸加寬→胞晶凸起伸向熔體更遠(yuǎn)處→胞狀晶擇優(yōu)方向生長(zhǎng)→胞狀晶的橫斷面出現(xiàn)凸緣→短小的鋸齒狀“二次枝晶”（胞狀樹(shù)枝晶）在成分過(guò)冷區(qū)足夠大時(shí)，二次枝晶上長(zhǎng)出“三次枝晶”（動(dòng)畫(huà)）22ppt課件較寬成分過(guò)冷作用下的枝晶生長(zhǎng)隨界面前成分過(guò)冷區(qū)逐漸加寬4、寬成分過(guò)冷區(qū)的自由樹(shù)枝晶生長(zhǎng)圖從柱狀枝晶的外生生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

等軸枝晶的內(nèi)生生長(zhǎng)枝狀晶＋自由樹(shù)枝晶（等軸晶）當(dāng)固一液界面前方液體中成分過(guò)冷的最大值大于液體中非均質(zhì)生核所需要的過(guò)冷度ΔT異時(shí),在柱狀枝晶生長(zhǎng)的同時(shí)，界面前方這部分液體將發(fā)生新的形核過(guò)程，導(dǎo)致晶體在過(guò)冷的液體中自由成核生長(zhǎng)，并長(zhǎng)成樹(shù)枝晶，這稱為自由樹(shù)枝晶。23ppt課件4、寬成分過(guò)冷區(qū)的自由樹(shù)枝晶生長(zhǎng)圖從柱狀枝晶的外生生長(zhǎng)轉(zhuǎn)樹(shù)枝晶形態(tài)：在液體內(nèi)部自由形核生長(zhǎng)，從自由能的角度看應(yīng)該是球體。但為什么又成為樹(shù)枝晶的形態(tài)呢？在近平衡狀態(tài)下,多面體的棱角前沿液相中的溶質(zhì)濃度梯度較大,其擴(kuò)散速度較快；而大平面前沿液相中溶質(zhì)梯度較小,其擴(kuò)散速度較慢；這樣棱角處晶體長(zhǎng)大速度大,平面處較小,近于球形的多面體逐漸長(zhǎng)成星形,從星形再生出分枝而成樹(shù)枝狀。

宏觀上，平面生長(zhǎng)、胞狀生長(zhǎng)和柱狀樹(shù)枝晶生長(zhǎng)都屬于晶體自形壁生核，然后由外向內(nèi)單向延伸的生長(zhǎng)方式，稱為外生生長(zhǎng)。而等軸晶是液體內(nèi)部自由生長(zhǎng)的，稱為內(nèi)生生長(zhǎng)。24ppt課件樹(shù)枝晶形態(tài)：在液體內(nèi)部自由形核生長(zhǎng)，從自由能的角度看應(yīng)該是球5、樹(shù)枝晶的生長(zhǎng)方向和枝晶間距（1）立方晶系<100>晶向生長(zhǎng)密排六方為（1010）方向生長(zhǎng)體心立方為<110>晶向圖立方晶系枝晶的生長(zhǎng)方向a）小平面生長(zhǎng)b）非小平面生長(zhǎng)

對(duì)于小平面生長(zhǎng)的枝晶結(jié)構(gòu)，其生長(zhǎng)表面均為慢速生長(zhǎng)的密排面；對(duì)于非小平面生長(zhǎng)的粗糙界面的非晶體學(xué)性質(zhì)與其枝晶生長(zhǎng)中的鮮明的晶體學(xué)特征尚無(wú)完善的理論解釋25ppt課件5、樹(shù)枝晶的生長(zhǎng)方向和枝晶間距（1）立方晶系<100>晶向生（2）枝晶間距取決于潛熱的散熱條件，即冷卻速度一次枝晶間距：二次枝晶間距：或

枝晶間距指的是相鄰?fù)沃еg的垂直距離。主軸間距為d1，二次分枝間距為d2，三次分枝間距為d3。在樹(shù)枝晶的分枝之間，充填著溶質(zhì)含量高的晶體，產(chǎn)生溶質(zhì)偏析，導(dǎo)致材質(zhì)或形成產(chǎn)品的性能降低。26ppt課件（2）枝晶間距取決于潛熱的散熱條件，即冷卻速度一次枝晶間距：C0、GL/R對(duì)單相合金晶體形貌的影響

各種晶體形貌間的關(guān)系如圖所示。平面晶是溶質(zhì)濃度C0=0的特殊情況。溶質(zhì)濃度一定時(shí)，隨著GL的減小和v的增大；或GL和V一定時(shí)，隨著C0的增大，晶體形貌由平面晶依次轉(zhuǎn)變成胞狀晶、胞狀樹(shù)枝晶、柱狀樹(shù)枝晶和等軸樹(shù)枝晶。27ppt課件C0、GL/R對(duì)單相合金晶體形貌的影響各種晶體形貌間的成分過(guò)冷28ppt課件成分過(guò)冷1ppt課件1.溶質(zhì)富集引起界面前液體凝固溫度（液相線溫度）變化(1)、“成分過(guò)冷”產(chǎn)生的條件過(guò)冷：金屬理論凝固溫度與實(shí)際溫度之差。熱過(guò)冷：金屬凝固時(shí)所需過(guò)冷度完全由傳熱所提供。僅由熔體實(shí)際溫度分布決定。成分過(guò)冷：凝固時(shí)由于溶質(zhì)再分配造成固液界面前沿溶質(zhì)濃度變化，引起理論凝固溫度的改變而在液固界面前液相內(nèi)形成的過(guò)冷。這種由固-液界面前方溶質(zhì)再分配引起的過(guò)冷，稱為成分過(guò)冷。由界面前方的實(shí)際溫度和液相線溫度分布兩者共同決定。成分過(guò)冷不僅受熱擴(kuò)散的控制，更受溶質(zhì)擴(kuò)散的控制。29ppt課件1.溶質(zhì)富集引起界面前液體凝固溫度（液相線溫度）變化(1)合金原始成分C0，平衡結(jié)晶溫度T0，液相線斜率m30ppt課件合金原始成分C0，平衡結(jié)晶溫度T0，液相線斜率m3ppt課件液相中只有擴(kuò)散時(shí)：x=0時(shí)，x=∞時(shí)，31ppt課件液相中只有擴(kuò)散時(shí)：x=0時(shí)，4ppt課件2、成分過(guò)冷的形成——內(nèi)因＋外因（冷卻速度）成分過(guò)冷度（ΔTK很小，可忽略）：產(chǎn)生“成分過(guò)冷”必須具備兩個(gè)條件：一是固-液界面前沿溶質(zhì)的富集引起成分再分配；二是固-液界面前方液相的實(shí)際溫度分布，或溫度分布梯度GL必須達(dá)到一定的值。

32ppt課件2、成分過(guò)冷的形成——內(nèi)因＋外因（冷卻速度）成分過(guò)冷度（ΔT成分過(guò)冷的條件：成分過(guò)冷的過(guò)冷度:33ppt課件成分過(guò)冷的條件：成分過(guò)冷的過(guò)冷度:6ppt課件影響成分過(guò)冷區(qū)寬度和過(guò)冷度大小的因素：工藝因素：G,v合金本身的因素：DL,m,k0,C0

成分過(guò)冷區(qū)的寬度，它隨凝固速度的增加而減小，隨液體中溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)的增大而增大。成分過(guò)冷區(qū)的寬度和成分過(guò)冷度的大小直接影響凝固時(shí)縮松、熱裂等缺陷的形成。

34ppt課件影響成分過(guò)冷區(qū)寬度和過(guò)冷度大小的因素：成分過(guò)冷區(qū)的寬成分過(guò)冷”條件和判據(jù)

“成分過(guò)冷”的形成條件分析

（K0＜1情況下)：→

界面前沿形成溶質(zhì)富集層→液相線溫度TL(x‘)隨x’增大上升→當(dāng)GL（界面前沿液相的實(shí)際溫度梯度）小于液相線的斜率時(shí)，即:

出現(xiàn)“成分過(guò)冷”。35ppt課件成分過(guò)冷”條件和判據(jù)“成分過(guò)冷”的形成條件分析8ppt課液相中只有有限擴(kuò)散時(shí)形成“成分過(guò)冷”的判據(jù)液相部分混合時(shí)形成“成分過(guò)冷”的判據(jù)

36ppt課件液相中只有有限擴(kuò)散時(shí)形成“成分過(guò)冷”的判據(jù)9ppt課件

由判據(jù)可見(jiàn)，下列條件有助于形成“成分過(guò)冷”：液相中溫度梯度?。℅L?。痪w生長(zhǎng)速度快，R大；

mL大，即陡的液相線斜率；原始成分濃度高，C0大；液相中溶質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)DL低；

K0＜1時(shí)，K0??；K0＞1時(shí)，K0大工藝因素合金本身的因素37ppt課件由判據(jù)“成分過(guò)冷”的過(guò)冷度

以液相只有擴(kuò)散的情況為例：“成分過(guò)冷”區(qū)的最大過(guò)冷度：“成分過(guò)冷”出現(xiàn)的區(qū)域?qū)挾龋?8ppt課件“成分過(guò)冷”的過(guò)冷度以液相只有擴(kuò)散的情況為例：113、成分過(guò)冷的本質(zhì)（1）溶質(zhì)富集使平衡結(jié)晶溫度大為降低，減小了實(shí)際過(guò)冷度，甚至阻礙晶體生長(zhǎng)。（2）成分過(guò)冷使界面不穩(wěn)定，將不能保持平面。39ppt課件3、成分過(guò)冷的本質(zhì)（1）溶質(zhì)富集使平衡結(jié)晶溫度大為降低，減小二、“成分過(guò)冷”對(duì)合金固溶體

晶體形貌的影響規(guī)律隨“成分過(guò)冷”程度增大，固溶體生長(zhǎng)方式：

→平面晶→胞狀晶

→胞狀樹(shù)枝晶(柱狀樹(shù)枝晶)

→內(nèi)部等軸晶(自由樹(shù)枝晶)40ppt課件二、“成分過(guò)冷”對(duì)合金固溶體

晶體形貌的影響規(guī)律隨“成分過(guò)冷

合金固溶體凝固時(shí)的晶體生長(zhǎng)形態(tài)

a)不同的成分過(guò)冷情況

b)無(wú)成分過(guò)冷平面晶

C)窄成分過(guò)冷區(qū)間胞狀晶

d)成分過(guò)冷區(qū)間較寬柱狀樹(shù)枝晶

e)寬成分過(guò)冷內(nèi)部等軸晶41ppt課件合金固溶體凝固時(shí)的晶體生長(zhǎng)形態(tài)14ppt課件

純金屬在正溫度梯度下,為平面生長(zhǎng)方式,在負(fù)溫度梯度下為枝晶生長(zhǎng)方式.

對(duì)合金,在正溫度梯度下且無(wú)成分過(guò)冷時(shí)，同純金屬一樣，界面為平界面形態(tài)；在負(fù)溫度梯度下，也與純金屬一樣,為樹(shù)枝狀。但合金的樹(shù)枝狀生長(zhǎng)還與溶質(zhì)再分配有關(guān)。但合金在正的溫度梯度時(shí)，合金晶體的生長(zhǎng)方式還會(huì)由于溶質(zhì)再分配而產(chǎn)生多樣性：當(dāng)稍有成分過(guò)冷時(shí)為胞狀生長(zhǎng)，隨著成分過(guò)冷的增大（即溫度梯度的減?。?，晶體由胞狀晶變?yōu)橹鶢罹А⒅鶢钪Ш妥杂蓸?shù)枝晶（等軸枝晶）。

42ppt課件純金屬在正溫度梯度下,為平面生長(zhǎng)方式,在負(fù)溫1、無(wú)成分過(guò)冷的平面生長(zhǎng)平面生長(zhǎng)的條件：圖界面前方無(wú)成分過(guò)冷時(shí)平面生長(zhǎng)

a）局部不穩(wěn)定界面

b）最終穩(wěn)定界面43ppt課件1、無(wú)成分過(guò)冷的平面生長(zhǎng)平面生長(zhǎng)的條件：圖界面前方無(wú)成穩(wěn)定界面的推進(jìn)速率即晶體的生長(zhǎng)速率v可由界面上熱平衡方程導(dǎo)出

：所以：式中λS，λL—固、液兩相的導(dǎo)熱系數(shù)；

ρ，L—合金的密度和結(jié)晶潛熱。單相合金晶體生長(zhǎng)中同時(shí)受到傳熱和傳質(zhì)過(guò)程的影響，要保持平界面生長(zhǎng)方式，溫度梯度要高，而生長(zhǎng)速度要低。合金的性質(zhì)也有影響，C0和

愈大，k偏離1愈遠(yuǎn)，DL愈大，界面愈趨向于平面生長(zhǎng)。

44ppt課件穩(wěn)定界面的推進(jìn)速率即晶體的生長(zhǎng)速率v可由界面上熱平衡方程導(dǎo)出2、窄成分過(guò)冷區(qū)的胞狀生長(zhǎng)圖a）窄成分過(guò)冷區(qū)的形成

b）平界面在成分過(guò)冷作用下失去穩(wěn)定

c）穩(wěn)定的胞狀界面形態(tài)的形成

對(duì)宏觀平坦的界面，產(chǎn)生的任何凸起，都必將面臨較大的過(guò)冷，而以更快的速度向前長(zhǎng)大。同時(shí)不斷向周?chē)娜垠w中排出多余的溶質(zhì)，凹陷區(qū)域溶質(zhì)濃度增加得更快，因凹陷區(qū)域的溶質(zhì)向熔體擴(kuò)散比凸起部分更困難。凸起部分快速生長(zhǎng)的結(jié)果，導(dǎo)致凹陷部分溶質(zhì)進(jìn)一步濃集。胞狀界面的成分過(guò)冷區(qū)的寬度約在0.0l一0.1cm之間，隨著成分過(guò)冷的增大，發(fā)生：45ppt課件2、窄成分過(guò)冷區(qū)的胞狀生長(zhǎng)圖a）窄成分過(guò)冷區(qū)的形成

溶質(zhì)富集降低了凹陷區(qū)熔體的過(guò)冷度，從而抑制凸起晶體的橫向生長(zhǎng)。凸起晶體前端的生長(zhǎng)受成分過(guò)冷區(qū)寬度的限制，不能自由地向前伸展。當(dāng)由于溶質(zhì)的富集，而使界面各處的液相成分達(dá)到相應(yīng)溫度下的平衡溫度時(shí)，界面形態(tài)趨于穩(wěn)定。在窄成分過(guò)冷區(qū)的作用下，不穩(wěn)定的宏觀平坦界面就轉(zhuǎn)變成一種穩(wěn)定的、由許多近似于旋轉(zhuǎn)拋物面的凸出圓胞和網(wǎng)絡(luò)狀凹陷的溝槽所構(gòu)成的新的界面形態(tài)，這種形態(tài)稱為胞狀晶。以胞狀向前推進(jìn)的生長(zhǎng)方式，稱為胞狀晶生長(zhǎng)方式。46ppt課件溶質(zhì)富集降低了凹陷區(qū)熔體的過(guò)冷度，從而抑制凸起晶體的橫向3、較寬成分過(guò)冷區(qū)的柱狀樹(shù)枝晶生長(zhǎng)柱狀枝晶生長(zhǎng)過(guò)程隨著界面前方成分過(guò)冷區(qū)加寬，凸起晶胞將向熔體伸展更遠(yuǎn)；原來(lái)胞晶拋物狀界面逐漸變得不穩(wěn)定。晶胞生長(zhǎng)方向開(kāi)始轉(zhuǎn)向優(yōu)先的結(jié)晶生長(zhǎng)方向，胞晶的橫向也將受晶體學(xué)因素的影響而出現(xiàn)凸緣結(jié)構(gòu)，當(dāng)成分過(guò)冷加強(qiáng)時(shí)，凸緣上又會(huì)出現(xiàn)鋸齒結(jié)構(gòu)即二次枝晶。47ppt課件3、較寬成分過(guò)冷區(qū)的柱狀樹(shù)枝晶生長(zhǎng)柱狀枝晶生長(zhǎng)過(guò)程隨著界面前胞狀生長(zhǎng)向枝晶生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變將出現(xiàn)二次枝晶的胞晶稱為胞狀樹(shù)枝晶，或柱狀樹(shù)枝晶。如果成分過(guò)冷區(qū)足夠?qū)挘沃г陔S后的生長(zhǎng)中又會(huì)在其前端分裂出三次枝晶。48ppt課件胞狀生長(zhǎng)向枝晶生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變將出現(xiàn)二次枝晶的胞晶稱為胞狀樹(shù)枝晶，較寬成分過(guò)冷作用下的枝晶生長(zhǎng)

隨界面前成分過(guò)冷區(qū)逐漸加寬→胞晶凸起伸向熔體更遠(yuǎn)處→胞狀晶擇優(yōu)方向生長(zhǎng)→胞狀晶的橫斷面出現(xiàn)凸緣→短小的鋸齒狀“二次枝晶”（胞狀樹(shù)枝晶）在成分過(guò)冷區(qū)足夠大時(shí)，二次枝晶上長(zhǎng)出“三次枝晶”（動(dòng)畫(huà)）49ppt課件較寬成分過(guò)冷作用下的枝晶生長(zhǎng)隨界面前成分過(guò)冷區(qū)逐漸加寬4、寬成分過(guò)冷區(qū)的自由樹(shù)枝晶生長(zhǎng)圖從柱狀枝晶的外生生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

等軸枝晶的內(nèi)生生長(zhǎng)枝狀晶＋自由樹(shù)枝晶（等軸晶）當(dāng)固一液界面前方液體中成分過(guò)冷的最大值大于液體中非均質(zhì)生核所需要的過(guò)冷度ΔT異時(shí),在柱狀枝晶生長(zhǎng)的同時(shí)，界面前方這部分液體將發(fā)生新的形核過(guò)程，導(dǎo)致晶體在過(guò)冷的液體中自由成核生長(zhǎng)，并長(zhǎng)成樹(shù)枝晶，這稱為自由樹(shù)枝晶。50ppt課件4、寬成分過(guò)冷區(qū)的自由樹(shù)枝晶生長(zhǎng)圖