精品PPT课件----第六章 材料的凝固.ppt

文档介绍：第六章材料的凝固
一、纯金属的凝固
二、固溶体的凝固
三、共晶金属的凝固
四、凝固材料的组织
金属的结晶
熔化
金属的结晶
基本概念
凝固:一切物质从液态到固态的转变过程的统称。结晶:若凝固后的物质为晶体,则称之为结晶。金属及其合金都是晶体,所以它们的凝固过程就是结晶。
凝固状态的影响因素:物质的本质、熔融液体的粘度、熔融液体的冷却速度。
凝固过程影响后续工艺性能、使用性能和寿命。
结晶是相变过程,可为其它相变的研究提供基础。
金属冶炼、铸造、焊接工艺过程就是结晶过程。
第一节结晶的基本规律
一、液态金属的结构
结构:长程无序而短程有序。
特点(与固态相比):原子间距较大、原子配位数较小、原子排列较混乱。
二、、过冷现象
纯金属的冷却曲线
第一节结晶的基本规律
二、、过冷现象
(1)过冷:金属的实际结晶温度总是低于其理论结晶温度的现象。
(2)过冷度:金属材料的理论结晶温度(Tm) 与其实际结晶温度To之差△T=Tm-To
注:过冷是结晶的必要条件,结晶过程总是在一定的过冷度下进行。
影响因素:金属纯度,冷却速度
金属越纯,过冷度越大;冷却速度愈快,过冷度愈大
第一节结晶的基本规律
三、结晶过程
(1)结晶的基本过程:形核-长大。(见示意图)
(2)描述结晶进程的两个参数
形核率:单位时间、单位体积液体中形成的晶核数量。用N表示。
长大速度:晶核生长过程中,液固界面在垂直界面方向上单位时间内迁移的距离。用G表示。
液态金属的结晶过程是一个形核及核长大的过程。当液态金属冷却至熔点以下,经过一定时间的孕育,就会涌现一批小晶核,随后这些晶核按原子规则排列的各自取向长大,与此同时又有另一批小晶核生成和长大,直至液体全部耗尽为止。
每个晶核长大至相互接触后,形成外形不规则的小晶体叫做晶粒,由多个这样的小晶粒则组成了多晶体。晶粒之间的界面即为晶界。其中由一个小晶核生成的晶粒称为单晶体。
一、结晶的热力学条件
第二节结晶的基本条件
结晶过程不是在任何情况下都能自动发生。自然界的一切自发转变过程总是向着自由能降低的方向进行。在单一的组元情况下:
在恒压下,dp = 0,因此
其中S为熵,为正值;Cp为等压热容量,也是一正值。因此吉布斯自由能G和温度T的曲线总是凹向下的下降形式。