金屬凝固原理

材料學(xué)院研究生會(huì)學(xué)術(shù)部2010年11月金屬凝原理復(fù)習(xí)資料2010年復(fù)習(xí)資料?????????????3-52007年復(fù)習(xí)資料?????????????6-82005年復(fù)習(xí)資料?????????????9-102004年復(fù)習(xí)資料?????????????11-1445，45，2010年金屬凝固原理復(fù)習(xí)重點(diǎn)一、(15分)如圖所示，Pb-Bi(W=20%)合金，在無固相擴(kuò)散Bi的條件下，試計(jì)算凝固后的共晶量。解：第一階段，非平衡凝固冷卻至184°C，無固相擴(kuò)散a=0，根據(jù)公式4-8：Cs*=kC(1-f)(k0-1)00s其中k=23/36=0.639，Cs*=23%，C=20%帶入得f=0.8s剩余液相1-fs=0.2s第二階段，發(fā)生包晶反應(yīng)，先算k0'，延長(zhǎng)線段.、L2交于一點(diǎn)A,求A(X,Y)Y-184125-184=①X-36 56-36Y-184125-84X-33=42-33聯(lián)立兩方程解得：X=30.545，Y=200.09042-30.54556-30.545=0將*'=0.45，Cs*=42%-30.545%=11.455%,C°=36%-30.545%=5.455%，帶入公式4-8可求得f'=0.9392s剩余液相1-f'=0.0608s凝固后的共晶量為0.0608X0.2=0.01216^0.01二、試述金屬凝固方式，影響因素及其對(duì)鑄件質(zhì)量的影響。AtAt4答：金屬凝固方式分為三種：當(dāng) 時(shí)，凝固趨向于逐層凝固，當(dāng)「＞1時(shí)，凝固6t趨向于體積凝固，二者之間，趨向于中間凝固。At為結(jié)晶溫度間隔，61為結(jié)晶開始溫度與鑄件表面溫度差。影響因素：結(jié)晶溫度范圍越小，溫度梯度越大，凝固區(qū)域越窄，越趨向與逐層凝固。反之，結(jié)晶溫度范圍越大，溫度梯度越小，凝固區(qū)域越寬，越趨向與體積凝固。對(duì)鑄件質(zhì)量的影響：(1)逐層凝固具有良好的充填和補(bǔ)縮條件，產(chǎn)生分散性縮孔的傾向性很小，而是在最后凝固部位形成集中縮孔。如果合理設(shè)置冒口，可使縮孔移入冒口，而且在凝固過程中收縮產(chǎn)生的晶間裂紋容易得到金屬液補(bǔ)充，使裂紋愈合，故熱裂傾向小。(2)體積凝固方式，補(bǔ)縮條件差，形成分散性縮孔，等軸晶粗大，熱裂傾向大(。3)中間凝固方式的補(bǔ)縮特性，熱裂傾向，充型性能均介于前兩者之間。三、熱裂產(chǎn)生機(jī)理：熱裂形成的機(jī)理主要有液膜理論和強(qiáng)度理論。1、液膜理論液膜理論認(rèn)為，熱裂紋的形成是由于鑄件在凝固末期晶間存在液膜和鑄件在凝固過程中受拉應(yīng)力共同作用的結(jié)果。液膜是產(chǎn)生熱裂紋的根本原因，而鑄件收縮受阻是產(chǎn)生熱裂紋的必要條件。2、強(qiáng)度理論強(qiáng)度理論認(rèn)為，合金存在熱脆區(qū)和在熱脆區(qū)內(nèi)合金的斷裂應(yīng)變低是產(chǎn)生熱裂紋的重要原因，而鑄件的集中變形是產(chǎn)生熱裂紋的必要條件。防止途徑：根據(jù)以上討論可知，凡是能夠減小熱裂傾向性的因素均可據(jù)以制定出防止鑄件產(chǎn)生熱裂的措施。1、合金成分、熔煉工藝(1)在不影響鑄件使用性能的前提下，可適當(dāng)調(diào)整合金的化學(xué)成分，或選擇熱裂傾向性較小的合金。(2)減小合金中的有害雜質(zhì)。應(yīng)盡可能地降低鋼中硫、磷的含量。(3)改善合金的脫氧工藝，提高脫氧效果。(4)細(xì)化初晶組織，對(duì)合金進(jìn)行孕育處理以細(xì)化晶粒，消除柱狀晶。2、鑄型方面(1)改善砂型和砂芯的潰散性。采用粘土砂時(shí)，可加入些木屑，以濕砂型代替干砂型，采用薄壁空心型芯或在型芯內(nèi)加入松散材料(如碎焦炭、草繩等)；減小芯骨和箱檔可能引起的阻礙；舂砂不應(yīng)過硬。(2)采用涂料使型腔表面光滑以減小鑄件和鑄型之間的摩擦阻力3、澆注條件方面(1)減小澆冒口系統(tǒng)對(duì)鑄件收縮的機(jī)械阻礙(2)減少鑄件各部分溫差。(3)用冷鐵消除熱節(jié)的有害作用。4、鑄件結(jié)構(gòu)方面(1)兩壁相交處應(yīng)做成圓角；(2)避免兩壁十字交叉，將交叉的壁錯(cuò)開；(3)必須在鑄件上采用不等厚度截面時(shí)，應(yīng)盡可能使鑄件各部分收縮時(shí)彼此不發(fā)生阻礙。(4)在鑄件易產(chǎn)生熱裂處設(shè)置防裂筋?？傊?，影響熱裂產(chǎn)生的因素很多，它們又是錯(cuò)綜復(fù)雜的，必須根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，找出其中的主要矛盾，采取適當(dāng)措施，才能有效地防止和消除鑄件產(chǎn)生熱裂四、說明縮孔縮松的形成原因及預(yù)防措施。答：鑄件在凝固過程中，由于合金的液態(tài)收縮和凝固收縮，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)孔洞，稱為縮孔。容積大而集中的孔洞稱為集中縮孔，簡(jiǎn)稱縮孔；細(xì)小而分散的孔洞成為分散性縮孔，簡(jiǎn)稱為縮松。預(yù)防措施：防止鑄件中產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原則使鑄件在凝固過程中建立良好的補(bǔ)縮條件，盡可能地使縮松轉(zhuǎn)化為縮孔，并使縮孔出現(xiàn)在鑄件最后凝固的地方。這樣在鑄件最后凝固的地方安置一定尺寸的冒口，使縮孔集中于冒口中，或者把澆口開在最后凝固的地方直接補(bǔ)縮，既可獲得健全的鑄件。五、凝固區(qū)間結(jié)構(gòu)特征港斗固4f—INiin>f—瀕網(wǎng)肢域一1-—液相區(qū)I區(qū)(從液相邊界到傾出邊界)。這個(gè)區(qū)的特征為固相處于懸浮狀態(tài)而未連成一片，液相可以自由移動(dòng)，用傾出法做試驗(yàn)時(shí)，固體能夠隨液態(tài)金屬一起被傾出。II區(qū)(從傾出邊界到補(bǔ)縮邊界)，這個(gè)區(qū)的特征為固相已經(jīng)連成骨架，但液相還能在固相骨架間自由移動(dòng)，這時(shí)某H4-7腹庭區(qū)城黠構(gòu)示意甜一部位的體積收縮能夠得到其它部位液體的補(bǔ)充，而不至于產(chǎn)生縮孔或縮松。III區(qū)（從補(bǔ)縮邊界到固相邊界）這個(gè)區(qū)的特征為固相不但連成骨架而且已經(jīng)充分長(zhǎng)大，存在于固相間隙中的少量液體被分割成一個(gè)個(gè)互不溝通的小“溶池”。這時(shí)液體再發(fā)生凝固收縮，不能得到其它液體的補(bǔ)縮。根據(jù)以上的分析可以看出，對(duì)鑄坯質(zhì)量影響最大的是III區(qū)的寬度。可以推斷凝固區(qū)域越寬，則III區(qū)的寬度也就越寬。2007年金屬凝固原理復(fù)習(xí)題熟悉相關(guān)條件下的成分過冷判別式，并能夠利用這_1_熟悉相關(guān)條件下的成分過冷判別式，并能夠利用這_1_(1_2?k0)f」時(shí)0⑵答：（1）液相完全混合的溶質(zhì)再分配，s液相中有對(duì)流作用的溶質(zhì)再分配，k液相中有對(duì)流作用的溶質(zhì)再分配，k=C*= 0 （3）液相中只有擴(kuò)散EC0k+（i-k）e-D§n0 0 L的溶質(zhì)再分配，最初過渡區(qū)：C=C1-G-k）exp的溶質(zhì)再分配，最初過渡區(qū)：C=C1-G-k）exp0-dxlL丿」GmC（1-k）成分過冷判別式：液相中只有擴(kuò)散沒有對(duì)流的情況：一蘆>—L巧上一4L0Gm1通用式： L>Dlc卜vD0ke亠§L 才+e-DN011說明共晶合金的生核生長(zhǎng)特點(diǎn)，規(guī)則共晶和非規(guī)則共晶的區(qū)別。答：規(guī)則共晶是指金屬－金屬共晶的凝固多數(shù)的金屬－金屬共晶其長(zhǎng)大速度在四周各個(gè)方向上是均勻的，它具有球形長(zhǎng)大的前沿，而在共晶組織內(nèi)部?jī)上嘀g卻是層片狀的。球的中心有一個(gè)核心，它是兩相中的一相，起著一個(gè)共晶結(jié)晶核心的作用。共晶中兩相交替成長(zhǎng)，并不意味著每一片都要單獨(dú)形核，其長(zhǎng)大過程是靠搭橋的辦法使同類相的層片進(jìn)行增殖，這樣就可以由一個(gè)晶核長(zhǎng)出整整一個(gè)共晶團(tuán)。非規(guī)則共晶是指金屬－非金屬共晶的凝固。金屬－非金屬共晶的型核與金屬－金屬共晶相似，但由于金屬－非金屬共晶兩固相熔點(diǎn)一般來說相差較大，所以其共晶共生區(qū)偏向于高熔點(diǎn)一方也更突出，一直到進(jìn)入共生區(qū)后，兩相才開始“合作長(zhǎng)大”。因此，在這類共晶中經(jīng)常出現(xiàn)（或稱暈圈）組織。金屬－非金屬共晶凝固時(shí)，由于非金屬只能在某些方向上長(zhǎng)大，所以非金屬晶體就會(huì)產(chǎn)生兩種長(zhǎng)大模型。第一種長(zhǎng)大模型稱為合作長(zhǎng)大。按這種模型，當(dāng)一個(gè)非金屬晶體由于缺乏非金屬原子的供應(yīng)而停止長(zhǎng)大時(shí)，它可以通過孿生或亞晶界將長(zhǎng)大方向改變到非金屬原子富集區(qū)，這樣就產(chǎn)生了非金屬晶體的分枝。當(dāng)長(zhǎng)大按照這種模型進(jìn)行時(shí)，非金屬內(nèi)部是相連的。第二種長(zhǎng)大模型稱為重新形核長(zhǎng)大，按照這種模型兩個(gè)非金屬晶體相對(duì)長(zhǎng)大匯聚時(shí)，將導(dǎo)致一個(gè)或兩個(gè)晶體長(zhǎng)大的停止，而新的晶核將在非金屬原子富集區(qū)重新形成，在這種情況下，非金屬晶體將是不相連的。12熟悉包晶合金的非平衡凝固特點(diǎn)。答：在非平衡凝固時(shí)，由于溶質(zhì)在固相中的擴(kuò)散不能充分進(jìn)行，包晶之前凝固出來的相內(nèi)部成分是不均勻的，即樹枝晶的心部溶質(zhì)濃度較低，而樹枝晶的邊緣溶質(zhì)濃度高，當(dāng)溫度到達(dá)T時(shí)，在°相的表面發(fā)生包晶反應(yīng)。從形核功的角度看，0相在a相表面非均質(zhì)形p核要比在液相內(nèi)部均質(zhì)形核更為有利。因此，在包晶反應(yīng)過程中，°相很快被0相包圍,

a此時(shí)，液相與相脫離接觸，包晶反應(yīng)只能依靠溶質(zhì)組元從液相一側(cè)穿過0相向a相一側(cè)進(jìn)行擴(kuò)散才能繼續(xù)下去，因此將受到很大限制。多數(shù)具有包晶反應(yīng)的合金，其溶質(zhì)組元在固相中的擴(kuò)散系數(shù)很小，因此在非平衡凝固條件下，包晶反應(yīng)進(jìn)行的是不完全的，由于溶質(zhì)組元在固相中擴(kuò)散的不充分，本來是單相組織卻變成了多相組織。13如何由實(shí)驗(yàn)確定單相合金的動(dòng)態(tài)凝固曲線？單相合金的凝固區(qū)間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其對(duì)縮孔縮松，熱裂等鑄造缺陷的影響。環(huán)A■、'環(huán)A■、'1|'111〔I65()〔： 1 6 鳳 c） 表iniA時(shí)間+in]nhJW4 杵凝網(wǎng)胡去III：線的繪制圖4-6為凝固動(dòng)態(tài)曲線，它是根據(jù)直接測(cè)量的溫度一時(shí)間曲線繪制的。首先在圖4-6a上給出合金的液相線和固相線溫度,把二直線與溫度一時(shí)間相交的各點(diǎn)分別標(biāo)注在圖4-6b的（x/R,t）坐標(biāo)系上，再將各點(diǎn)連接起來，即得凝固動(dòng)態(tài)曲線?？v坐標(biāo)x是鑄件表面向中心方向的距離，R是鑄件壁厚之半或圓柱體和球體的半徑。由于凝固是從鑄件壁兩側(cè)同時(shí)向中心進(jìn)行，所以當(dāng)x/R=1時(shí)表示已凝固至鑄件中心。圖4-6c為根據(jù)凝固動(dòng)態(tài)曲線繪制的自測(cè)溫度開始后2分20秒的凝固狀況。根據(jù)凝固動(dòng)態(tài)曲線可以獲得任一時(shí)刻的凝固狀態(tài)。14．凝固區(qū)間結(jié)構(gòu)特征I區(qū)（從液相邊界到傾出邊界）。這個(gè)區(qū)的特征為固相處于懸浮狀態(tài)而未連成一片，液相可以自由移動(dòng)，用傾出法做試驗(yàn)時(shí)，固體能夠隨液態(tài)金屬一起被傾出。日——I-1'!一液我_固日——I-1'!一液我_固III區(qū)（從補(bǔ)縮邊界到固相邊界）這個(gè)區(qū)的特征為固相不但連成骨架而且已經(jīng)充分長(zhǎng)大，存在于固相間隙中的少量液體被分割成一個(gè)個(gè)互不溝通的小“溶池”。這時(shí)液體再發(fā)生凝固收縮，不能得到其它液體的補(bǔ)縮。根據(jù)以上的分析可以看出，對(duì)鑄坯質(zhì)量影響最大的是III區(qū)的寬度?？梢酝茢嗄虆^(qū)域越寬，則III區(qū)的寬度也就越寬。18說明縮孔縮松的形成原因及預(yù)防措施。答：鑄件在凝固過程中，由于合金的液態(tài)收縮和凝固收縮，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)孔洞，稱為縮孔。容積大而集中的孔洞稱為集中縮孔，簡(jiǎn)稱縮孔；細(xì)小而分散的孔洞成為分散性縮孔，簡(jiǎn)稱為縮松。預(yù)防措施：防止鑄件中產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原則使鑄件在凝固過程中建立良好的補(bǔ)縮條件，盡可能地使縮松轉(zhuǎn)化為縮孔，并使縮孔出現(xiàn)在鑄件最后凝固的地方。這樣在鑄件最后凝固的地方安置一定尺寸的冒口，使縮孔集中于冒口中，或者把澆口開在最后凝固的地方直接補(bǔ)縮，既可獲得健全的鑄件。使鑄件的凝固方向符合“順序凝固原則”或“同時(shí)凝固原則”：1） 順序凝固用各種措施保證鑄件結(jié)構(gòu)上各部分，按照遠(yuǎn)離冒口的部分最先凝固，然后是靠近冒口部分，最后才是冒口本身凝固的次序進(jìn)行，保證縮孔集中在冒口中，獲得致密的鑄件；2） 同時(shí)凝固取工藝措施保證鑄件結(jié)構(gòu)上各部分之間沒有溫差或溫差盡量小，使各部分同時(shí)凝固。在同時(shí)凝固條件下，沒有補(bǔ)縮通道。不能簡(jiǎn)單地采用順序凝固或同時(shí)凝固方式，而往往是采用復(fù)合的凝固方式19（應(yīng)力框由桿I,桿II以及橫梁III組成；開始冷卻時(shí)，兩桿具有相同的溫度tL，最后又冷卻到同一溫度5）瞬時(shí)應(yīng)力的發(fā)展過程可分四個(gè)階段加以說明，如圖9-ld所示：第一階段（T0?T〉tn<t,tT>t。桿II開始線收縮，而桿IIy仍處于凝固初期，枝晶骨架尚未形成。顯然，此時(shí)鑄件的變形由桿II確定，桿II帶動(dòng)桿I一起收縮。到T」寸，兩桿具有同一長(zhǎng)度，溫差為△t,鑄件不產(chǎn)生應(yīng)H力。第二階段（T1?T2）:tII〈ty,tT〈ty。桿II要比桿I多收縮，但兩桿彼此相連，始終具有相同長(zhǎng)度，故桿II被拉長(zhǎng)，桿I被壓縮。這樣，在桿II內(nèi)產(chǎn)生

拉應(yīng)力，在桿I內(nèi)則產(chǎn)生壓應(yīng)力。到T2時(shí)兩桿溫差最大，應(yīng)力達(dá)到極大值，該階段為應(yīng)力增長(zhǎng)階段。第三階段（T2?T3）:兩桿中的應(yīng)力逐漸減小，到T3時(shí)，鑄件處于完全卸載狀態(tài)。第四階段（T3?T4）：桿I的冷卻速度仍然比桿II快，即桿I的自由線收縮速度大于桿II。在此階段，桿I被拉長(zhǎng)，故產(chǎn)生拉應(yīng)力，桿II則相反，產(chǎn)生壓應(yīng)力。2005年金屬凝固原理復(fù)習(xí)題一、選擇題“成分過冷”原則是由（③）首先提出的。W?KurzM.C.FlemingsB.Chalmers在快速凝固條件下，不可能由儀器直接測(cè)量出冷卻速度。這時(shí)，可以通過測(cè)量（②）來估算冷卻速度。一次枝晶間距二次枝晶間距晶粒度在規(guī)則共晶生長(zhǎng)時(shí)，促使a相和B相共生生長(zhǎng)的決定因素是（②）P169熱流方向固液界面附近的溶質(zhì)橫向擴(kuò)散晶體學(xué)因素在非平衡生長(zhǎng)條件下，非規(guī)則共晶的共生區(qū)形狀是：③對(duì)稱的偏向金屬相一側(cè)偏向非金屬相一側(cè)某種物質(zhì)凝固時(shí)的固液界面粗糙程度可由該物質(zhì)（①）值的大小判定。P96熔化熵表面能自由能對(duì)一般金屬而言，晶體長(zhǎng)大速度與界面過冷度成（①）關(guān)系。P118直線指數(shù)拋物線在共晶固液界面前沿很小距離內(nèi)，溶質(zhì)成分的分布極不均勻。超過這個(gè)距離，液相成分是均一的Ce。這段距離大約為：① P176相當(dāng)于一個(gè)層片厚度的范圍相當(dāng)于四個(gè)層片厚度的范圍相當(dāng)于一個(gè)共晶晶粒的范圍8.定向凝固條件下的熱平衡方程為：8.定向凝固條件下的熱平衡方程為：G-G=pmLRss入LL如果同一金屬固相和液相的導(dǎo)熱系數(shù)相同，那么在同樣的生長(zhǎng)速度下，以下三種金屬中哪一

種金屬更容易獲得較高的液相溫度梯度：（③）AlCuFe固液界面前沿液相的流動(dòng)會(huì)影響柱狀樹枝晶的生長(zhǎng)方向，那么柱狀樹枝晶通常向液體流動(dòng)方向的（②）方向傾斜。P241相同相反垂直金屬玻璃的結(jié)構(gòu)和其在（②）時(shí)的結(jié)構(gòu)大體相似。氣態(tài)液態(tài)固態(tài)四試述金屬凝固方式，影響因素及其對(duì)鑄件質(zhì)量的影響。答：金屬凝固方式分為三種：逐層凝固営＜1答：金屬凝固方式分為三種：逐層凝固営＜101體積凝固営＞1,0t中間凝固。At為結(jié)晶溫度間隔，01為結(jié)晶開始溫度與鑄件表面溫度差。影響因素：結(jié)晶溫度范圍越小，溫度梯度越大，凝固區(qū)域越窄，越趨向與逐層凝固。反之，結(jié)晶溫度范圍越大，溫度梯度越小，凝固區(qū)域越寬，越趨向與體積凝固。對(duì)鑄件質(zhì)量的影響：（1）逐層凝固具有良好的充填和補(bǔ)縮條件，產(chǎn)生分散性縮孔的傾向性很小，而是在最后凝固部位形成集中縮孔。如果合理設(shè)置冒口，可使縮孔移入冒口，而且在凝固過程中收縮產(chǎn)生的晶間裂紋容易得到金屬液補(bǔ)充，使裂紋愈合，故熱裂傾向小。（2）體積凝固方式，補(bǔ)縮條件差，形成分散性縮孔，等軸晶粗大，熱裂傾向大。（3）中間凝固方式的補(bǔ)縮特性，熱裂傾向，充型性能均介于前兩者之間。八說明結(jié)晶與凝固的區(qū)別及凝固組織對(duì)鑄坯質(zhì)量和性能的影響。答：結(jié)晶是一種原子排列短程有序，長(zhǎng)程無序狀態(tài)過渡到另一種原子排列狀態(tài)長(zhǎng)程有序的轉(zhuǎn)變過程。結(jié)晶是從物理化學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，研究液態(tài)金屬的生核，長(zhǎng)大，結(jié)晶組織的形成規(guī)律。凝固是物質(zhì)聚集狀態(tài)的變化，由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程，其中，固態(tài)也可以為晶態(tài)，也可以為非晶態(tài)。凝固是從傳熱學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，研究鑄件和鑄型的傳熱過程，鑄件斷面上凝固區(qū)域的變化規(guī)律，凝固方式與鑄件質(zhì)量的關(guān)系等。凝固組織對(duì)鑄坯的性能和質(zhì)量有很大的影響，就宏觀組織而言，表面細(xì)晶區(qū)一般比較薄，對(duì)鑄件的質(zhì)量和性能影響不大。鑄件的質(zhì)量與性能主要取決與柱狀晶區(qū)與等軸晶區(qū)的比例以及晶粒的大小。柱狀晶的力學(xué)性能有明顯的方向性，縱向好，橫向差，鑄坯在凝固或冷卻過程中容易沿晶界產(chǎn)生裂紋。等軸晶的晶界面積較大，雜質(zhì)和缺陷分布比較分散，且晶粒的晶體取向不同，故性能的方向性較小，比較穩(wěn)定。晶粒越細(xì)，其綜合性能越好，且抗疲勞性能也越高。所以通常情況下，希望獲得細(xì)密的等軸晶組織。十說明如何獲得等軸細(xì)晶組織。答：通過強(qiáng)化非均勻形核和促進(jìn)晶粒游離以抑制凝固過程中柱狀晶區(qū)的形成和發(fā)展，就能獲得細(xì)等軸晶組織。具體方法有：（1）合理控制澆注工藝和澆注條件，加大冷卻速度，提高過冷度，降低澆鑄溫度、提高鑄型冷卻能力、減小零件壁厚、強(qiáng)制冷卻、內(nèi)外“冷鐵”。（2）孕育處理和變質(zhì)處理，加入晶粒細(xì)化劑和變質(zhì)劑。（3）動(dòng)力學(xué)細(xì)化，鑄型振動(dòng)，超聲波振動(dòng)，液相電磁攪拌等促使型壁晶體的游離，枝晶臂斷裂與游離。

2004年金一選擇題1、“成分過冷”的原則是由（③）首先提出的。①W.Kurz ②M.C.Flemings ③B.Chalmers2、 在快速冷凝條件下，不可能由儀器直接測(cè)量出冷卻速度。此時(shí)可以通過測(cè)量（②）來估算冷卻速度。①一次枝晶間距②二次枝晶間距③晶粒度3、 在規(guī)則共晶生長(zhǎng)時(shí)，促使a相和B相共生生長(zhǎng)的決定因素是（②）。①熱流方向②固液界面附近的溶質(zhì)橫向擴(kuò)散③晶體學(xué)因素4、 在非平衡生長(zhǎng)條件下，非規(guī)則共晶的共生區(qū)形狀是（③）①對(duì)稱的②偏向金屬相一側(cè)③偏向非金屬一側(cè)5、 某種物質(zhì)凝固時(shí)的固液界面粗糙程度可由該物質(zhì)（①）值的大小判定。①熔化熵②表面能③自由能6、 對(duì)一般金屬而言，晶體長(zhǎng)大速度與界面過冷度成（①）關(guān)系。①直線②指數(shù)③拋物線7、 在共晶固液界面前沿很小距離內(nèi)，溶質(zhì)成分的分布極不均勻。超過這個(gè)距離，液相成分是均一的Ce。這段距離大約為（①）。①相當(dāng)于一個(gè)層片厚度的范圍②相當(dāng)于四個(gè)層片厚度的范圍③相當(dāng)于一個(gè)共晶晶粒的范圍8、 定向凝固條件下的熱平衡方程為入G-入G=pmLR如果同一金屬固相和液相的導(dǎo)熱系數(shù)ssLL相同，那么在同樣的生長(zhǎng)速度下，以下三種金屬中（③）更容易獲得較高的液相溫度梯度。①Al ②Cu ③Fe9、 固液界面前沿液相的流動(dòng)會(huì)影響柱狀樹枝晶的生長(zhǎng)方向，那么柱狀數(shù)枝晶通常向液體流動(dòng)方向的（②）方向傾斜。①相同 ②相反 ③垂直10、 金屬玻璃的結(jié)構(gòu)和其在（②）時(shí)的結(jié)構(gòu)大體相似。①氣態(tài) ②液態(tài) ③固態(tài)二寫出界面穩(wěn)定性動(dòng)力學(xué)理論的判別式，并結(jié)合該式說明界面能，溫度梯度，濃度梯度對(duì)界面穩(wěn)定性的影響。」 ，s（o）的正負(fù)決定著口（1-k）答：判別式s(o)=-TrW2--(g」 ，s（o）的正負(fù)決定著口（1-k）m2 co*_干擾振幅是增長(zhǎng)還是衰減，從而決定固液界面穩(wěn)定性。第一項(xiàng)是由界面能決定的，界面能不可能是負(fù)值，所以第一項(xiàng)始終為負(fù)值，界面能的增加有利于固液界面的穩(wěn)定。第二項(xiàng)是由溫度梯度決定的，溫度梯度為正，界面穩(wěn)定，溫度梯度為負(fù)，界面不穩(wěn)定。第三項(xiàng)恒為正，表明該項(xiàng)總使界面不穩(wěn)定，固液界面前沿形成的濃度梯度不利于界面穩(wěn)定，溶質(zhì)沿界面擴(kuò)散也不利于界面穩(wěn)定。三寫出溶質(zhì)有效分配系數(shù)k的表達(dá)式，并說明液相中的對(duì)流及晶體生長(zhǎng)速度對(duì)k的影EE響。若不考慮初始過渡區(qū)，什么樣的條件下才可能有C*=Cs0C* k答：k=-Cs= e—eCek+（1-k）e-於5n00 L故C*愈小。生長(zhǎng)速度愈大時(shí)，C*愈向C接近。（1）慢的生長(zhǎng)速度和最大的對(duì)流時(shí)，右5s s e DL《1,k=k；2）大的生長(zhǎng)速度或者液相中沒有任何對(duì)流而只有擴(kuò)散時(shí)，7亍5》1,k=1e DN E可以看出’攪拌對(duì)流愈強(qiáng)時(shí)’擴(kuò)散層厚度5并愈小,（3）液相中有對(duì)流，但屬于部分混合情況時(shí)，k<k0E大的生長(zhǎng)速度或者液相中沒有任何對(duì)流而只有擴(kuò)散時(shí)。四寫出宏觀偏析的判別式，指出產(chǎn)生正偏析，負(fù)偏析，N

L<1。k=1時(shí)，C*=C，即在E se和不產(chǎn)生偏析的生長(zhǎng)條件。答：C=kCk ，C是溶質(zhì)的平均濃度,00k—1+q s0C是液相的原始成分，q是枝晶0內(nèi)溶質(zhì)分布的決定因素，它是合金凝固收縮率0，凝固速度u和流動(dòng)速度v的函數(shù),- v0q=(1—0)(1一上)。C二C，即一p二一下us0u1—0時(shí)，q=1，無宏觀偏析。C>C時(shí)，對(duì)s0v于k<1的合金來說，為正偏析，此時(shí)—>0即°C<C時(shí)，對(duì)于k<1的合金來u 1—0 se說，為負(fù)偏析，此時(shí)匕<-托。u1—0cTV五解：用=—人H~-k=m六解：如圖所示，液相線斜率如圖所示，液相線斜率m二Lm，T=T+mC=T+Co(TCTTm)0meC0(Te—Tm)T=T+一° em_Sm Csm1)完全無對(duì)流時(shí)，—L>vmC(i—k)LDk0