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單元二純金屬的結(jié)晶
物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程稱為凝固。物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)的過程稱為結(jié)晶。物質(zhì)由一個相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€相的過程稱為相變。因而結(jié)晶過程是相變過程。玻璃制品水晶一、冷卻曲線與過冷1、冷卻曲線金屬結(jié)晶時溫度與時間的關(guān)系曲線稱冷卻曲線。曲線上水平階段所對應的溫度稱實際結(jié)晶溫度T1。曲線上水平階段是由于結(jié)晶時放出結(jié)晶潛熱引起的.
純金屬的冷卻曲線2、過冷與過冷度純金屬都有一個理論結(jié)晶溫度T0(熔點或平衡結(jié)晶溫度)。在該溫度下,液體和晶體處于動平衡狀態(tài)。結(jié)晶只有在T0以下的實際結(jié)晶溫度下才能進行。霧凇液態(tài)金屬在理論結(jié)晶溫度以下開始結(jié)晶的現(xiàn)象稱過冷。理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度的差T稱過冷度
T=T0–T1過冷度大小與冷卻速度有關(guān),冷速越大,過冷度越大。二、結(jié)晶的一般過程1、結(jié)晶的基本過程結(jié)晶由晶核的形成和晶核的長大兩個基本過程組成.液態(tài)金屬中存在著原子排列規(guī)則的小原子團,它們時聚時散,稱為晶坯。在T0以下,經(jīng)一段時間后(即孕育期),一些大尺寸的晶坯將會長大,稱為晶核。T0T1ΔT液體和晶體自由能隨溫度變化晶核形成后便向各方向生長,同時又有新的晶核產(chǎn)生。晶核不斷形成,不斷長大,直到液體完全消失。每個晶核最終長成一個晶粒,兩晶粒接觸后形成晶界。2、晶核的形成方式形核有兩種方式,即均勻形核和非均勻形核。由液體中排列規(guī)則的原子團形成晶核稱均勻形核。以液體中存在的固態(tài)雜質(zhì)為核心形核稱非均勻形核。非均勻形核更為普遍。3、晶核的長大方式晶核的長大方式有兩種,即均勻長大和樹枝狀長大。均勻形核實際金屬結(jié)晶主要以樹枝狀長大.這是由于存在負溫度梯度,且晶核棱角處的散熱條件好,生長快,先形成一次軸,一次軸又會產(chǎn)生二次軸…,樹枝間最后被填充。負溫度梯度樹枝狀長大的實際觀察樹枝狀結(jié)晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶冰的樹枝晶三、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變
構(gòu)轉(zhuǎn)變。同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變屬于相變之一—固態(tài)相變。1、鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變鐵在固態(tài)冷卻過程中有兩次晶體結(jié)構(gòu)變化,其變化為:1394℃912℃
-Fe?-Fe?-Fe物質(zhì)在固態(tài)下晶體結(jié)構(gòu)隨溫度變化的現(xiàn)象稱同素異純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變
-Fe、-Fe為體心立方結(jié)構(gòu)(BCC),-Fe為面心立方結(jié)構(gòu)(FCC)。都是鐵的同素異構(gòu)體。-Fe-Fe2、固態(tài)轉(zhuǎn)變的特點⑴形核一般在某些特定部位發(fā)生(如晶界、晶內(nèi)缺陷、特定晶面等)。⑵由于固態(tài)下擴散困難,因而過冷
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