?晶粒度:用于表示晶粒大小的一个概念。用晶粒的平均面积或平均直径表示。?钢的标准晶粒度:分为8级。一级最粗,八级最细。
第
六
节
凝
固
理
论
的
应
用
?晶粒大小对性能的影响:晶粒越细,强度、硬度塑性、韧性越高。?晶粒度控制方法:控制形核率N 、长大速度Vg 单位体积中晶粒数:单位面积中晶粒数: 增加过冷度,提高N/Vg ,细化晶粒。
添加形核剂,提高形核率N ,细化晶粒。
振动、搅拌,细化晶粒。
第
六
节
凝
固
理
论
的
应
用4/39.0???? ??=g v V N Z 2
/11.1???? ??=g s V N Z
(3)3§3.6.2 单晶体的制备
?单晶体:只有一个晶
粒构成的晶体。
?制备原理:提高纯度、
减慢结晶速度,保证
一个晶核形成并长大。
?制备方法:尖端成核
法、垂直提拉法。第六节凝固理论的
应
用
(4)3§3.6.3 定向凝固技术
?定向凝固:铸件按一定方向由一端开始,逐步向另
一端结晶。
?制备方法:快速逐步凝固法第六节凝
固
理
论
的
应
用关键是创造单向散热的冷却条件。
(5)3§3.6.4 非晶态金属?非晶态金属(金属玻璃):快速冷却使金属保留液态时的原子排列。强度高,韧性大,耐腐蚀,导磁性强第六
节凝
固
理
论
的
应
用?形成条件:快冷至Tg 温度(玻璃化温度)以下。△Tg=Tm-Tg 越小,越易获得非晶态。在熔点到结晶温度区间加快冷却速度(超过106K/S)。?制备方法:离心急冷法、轧制急冷法
(6)3§3.6.5 微晶合金?微晶合金(纳晶合金):晶粒尺寸达微米(μm)或纳
米(nm)级的超细晶粒合金。?制备方法:急冷凝固技术
?特点:高强度、高硬度、良好韧性,高耐磨性、耐蚀性,抗辐射稳定性。第
六
节凝
固理论的
应
用
3作业
(7)
习题:1,2
补充:设想液体在凝固时形成的临界晶核是边长为a的立
方体形状,(1)已知液-固界面能σL/S和固、液之间单位
体积自由能差△G B,推导出均匀形核时临界晶核边长
a*和临界形核功△G*。(2)如果为非均匀形核,立方体
晶胚的一面与杂质表面接触,设液体与杂质的界面能
为σL/M,晶胚与杂质的界面能为σS/M,推导出临界晶核
边长和临界形核功。
(8) 3第三章总结
金属结晶理论晶核的
形成
晶核的
长大
条件
热力学条件:过冷度临界过冷度
结构条件:结构起伏(相起伏)临界晶核
能量条件:能量起伏临界形核功
方式
均匀形核:形核率受过冷度影响
非均匀形核:形核率受过冷度、杂质结构
及表面形貌影响
参数:形核率
条件:动态过冷度
机制
垂直长大:粗糙界面
横向长大:光滑界面
二维晶核台阶机制
晶体缺陷台阶机制形态平面状长大:正温度梯度,粗糙界面为主
树枝状长大:负温度梯度,粗糙界面
参数:长大速度,与界面结构、过冷度有关
应用:
3
(9)
作 业 :