金屬工藝學(xué)二

二晶核的長大1液固界面類型光滑界面粗糙界面┗為原子尺度當(dāng)顯微觀察時(shí)，恰好相反小平面界面非小平面界面光滑界面:液固界面截然分開粗糙界面:液固界面犬牙交錯(cuò)——金屬多為粗糙界面2晶核長大的機(jī)制

光滑界面有兩種機(jī)制：(1)二維晶核長大機(jī)制——速度很慢(2)晶體缺陷長大機(jī)制——結(jié)構(gòu)上存在臺階時(shí)如螺型位錯(cuò)——速度較(1)快

粗糙界面主要有一種機(jī)制：(3)垂直長大機(jī)制（連續(xù)長大）界面上所有位置均為生長點(diǎn)：——垂直界面連續(xù)長大；——長大速度遠(yuǎn)較(1)(2)快；——金屬晶體長大的主方式3晶體的生長形態(tài)（1）液固界面前沿溫度分布

正溫度梯度溫度分布:液相溫度隨至界面距離增加而提高。——靠近模壁處負(fù)溫度梯度溫度分布:液相溫度隨至界面距離增加而降低。（2）晶體的生長形態(tài)(一)正溫度梯度下光滑界面:易于形成具有規(guī)則形狀的晶體。(100)密排面(簡單立方中)，長大速度慢(101)非密排面，長大速度快最終外表面為密排面

粗糙界面:

“平面長大”方式——平面晶(二)負(fù)溫度梯度下

“枝晶生長”方式——樹枝晶——常見——會解釋樹枝晶形成1粗糙界面2光滑界面多為小平面樹枝狀晶體有時(shí)為規(guī)則外形晶體三、晶粒大小及控制1晶粒大小對材料性能的影響

常溫下，金屬的晶粒越細(xì)小，強(qiáng)度和硬度越高，塑性和韌性也越好?！邷叵戮Ы鐬槿鯀^(qū)，晶粒細(xì)小強(qiáng)度反而下降，但晶粒過于粗大會降低塑性。此時(shí)須采用適當(dāng)粗晶粒度。2鑄鑄造中晶晶粒大小小的控制制形核率越越大，長長大速度度越小，，則單位位體積中中的晶粒粒數(shù)目越越多，晶晶粒越細(xì)細(xì)小。單位體積積中的晶晶粒數(shù)目目為：ZV=0.9（N/G）3/4細(xì)化晶粒粒：提提高形形核率N，降低晶核核長大速速度G工業(yè)上常常用的方方法：（1）增加過冷冷度過冷度增大，，N、G均增增大，但N提提高的幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于G——增加過冷冷度——加大冷冷卻速度（2）變質(zhì)處理添加固相微粒?；虮砻妗蔷鶆蛐魏撕俗冑|(zhì)處理定義：在澆注前往往液體中加入入變質(zhì)劑(孕孕育劑)，促促進(jìn)形成大量量的非均勻晶晶核，該工藝藝稱為~。孕育劑選擇原原則：Ⅰ點(diǎn)陣匹配：即結(jié)構(gòu)相似、尺尺寸相當(dāng)。Ⅱ孕育劑熔熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于金金屬本身如γ-Fe為fcc結(jié)結(jié)構(gòu)a≈0.3652nmCu也為fcc結(jié)結(jié)構(gòu)a≈0.3688nm在液體Cu中中加入少量Fe，可促進(jìn)進(jìn)形核。又如Zr能促進(jìn)Mg的非非均勻形核Ti能促進(jìn)進(jìn)Al的的非均勻形核核。（3）振動、攪動：機(jī)械方法、電電磁波攪拌、、超聲波攪攪拌等?！?金屬屬鑄錠的組織織與缺陷1、鑄錠三晶晶區(qū)1表層細(xì)晶區(qū)區(qū)2中間柱狀晶晶區(qū)3中心等軸晶晶區(qū)鑄錠結(jié)構(gòu)圖（一）表層細(xì)細(xì)晶區(qū)形成原因：（1）過冷度度ΔT大。（2）模壁作作為非均勻形形核的位置。。特點(diǎn)：——晶粒細(xì)小小，組織致密密，機(jī)械性性能好，——薄，無實(shí)實(shí)用意義（二）柱狀晶晶區(qū)形成原因：(1)細(xì)晶晶區(qū)形成后，，模壁溫度升升高，結(jié)晶前前沿過冷度ΔT較低，不易形形成新的晶核核；(2)細(xì)晶晶區(qū)中某些取取向有利的晶晶?？梢燥@著著長大；(3)晶體沿沿垂直于模壁壁(散熱最最快)相反方方向擇優(yōu)生長長成柱狀晶。。特點(diǎn)：組織粗粗大而致密；；為“鑄造織構(gòu)”鑄造織構(gòu)：鑄造過程中中形成的一種種晶體學(xué)位向向一致的鑄態(tài)態(tài)組織稱為～～?！址Q“結(jié)晶織構(gòu)”注意：晶粒外外形(外貌)與晶粒取向向的差別另有：形變織織構(gòu)細(xì)晶區(qū)中：晶粒的<001>無序取向柱狀晶區(qū)中：晶粒的<001>一致取向最大散熱方向（三）中心等等軸粗晶區(qū)形成原因：（1）液體溫溫度全部降到到結(jié)晶溫度以以下，可同時(shí)時(shí)形核。（2）未熔雜雜質(zhì)、沖斷的的枝晶分枝可可作為非均勻勻形核的核心心。（3）散熱失失去了方向性性，各方向長長大速度相差差不大?！L成等軸軸晶。由于過冷度ΔT不大，晶粒粒較粗大。等軸晶柱狀晶優(yōu)點(diǎn)：無方向性，無明顯弱面，熱加工性能好。缺點(diǎn)：顯微縮孔多，致密性差。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)致密缺點(diǎn)：1、由于結(jié)晶位向一致，性能有方向性，熱加工性能差2、兩個(gè)不同方向柱狀晶的結(jié)合處雜質(zhì)多、強(qiáng)度低，稱為弱面，熱軋時(shí)易破斷。等軸晶和柱狀狀晶體性能比比較2鑄錠組組織的控制一般有三個(gè)晶晶區(qū)，凝固條條件復(fù)雜，在在某些情況下下只有柱狀晶晶區(qū)，而有的的只有等軸晶晶區(qū)。塑性好金屬鋁鋁、銅等———發(fā)展柱狀晶晶塑性相對較低低的金屬、鋼鋼等——發(fā)展展等軸晶（一）促進(jìn)柱柱狀晶生長的的方法：總體：(1)加大大液相沿垂直直鑄錠模壁方方向的散熱能能力——促進(jìn)散熱熱的方向性(2)降低低液相內(nèi)部非非均勻形核的的可能性具體：(1)提高高鑄錠模的冷冷卻能力。如：金屬模代替砂砂型模；增加金屬鑄模模的厚度等注意：此方法僅適適于尺寸較大大的鑄件，但但不適于尺寸寸較小的鑄件件原因：若鑄模冷卻卻能力很大，，反而促進(jìn)等等軸晶的發(fā)展展（增加形核核率）。例：連鑄小截截面鋼坯時(shí)，，采用水冷結(jié)結(jié)晶器，連連鑄錠全部獲獲得細(xì)小的等等軸晶粒。（2）提高鑄鑄模中心區(qū)溫溫度，增大溫溫度梯度。具體：提高澆注溫溫度與澆注速速度。（3）提高熔熔化溫度，減減少非均勻形形核數(shù)目。熔化溫度越高高，液態(tài)金屬屬過熱度越大大，非金屬夾夾雜物溶解越越多，從而減減少了柱狀晶晶前沿液體中中形核的可能能性，有利于于柱狀晶區(qū)的的發(fā)展。例如：1、磁性鐵合合金<001>方向?qū)Т糯怕首畲?，柱柱狀晶的一次次軸正好也是是這個(gè)方向。。——發(fā)展柱狀狀晶，獲得最最好的磁學(xué)性性能。2、燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)葉片，其負(fù)負(fù)荷具有方向向性，要求在在葉片軸線方方向有較高的的強(qiáng)度。——使柱狀晶晶的長度方向向和葉片軸線線方向平行。。（二）控制鑄鑄錠組織在實(shí)實(shí)際生產(chǎn)中的的應(yīng)用柱狀晶制備燃?xì)廨啓C(jī)葉片片定向凝固生生產(chǎn)技術(shù)與裝裝置葉片感應(yīng)加熱爐單晶制備方法法（三）、發(fā)展展等軸晶，限限制柱狀晶的的方法降低澆注溫度度和澆注速度度，減小液體體過熱度，在在液體中保留留較多非均勻勻形核核心；；小鑄件：可用用↑過冷度的的方法↑形核核率；大鑄件：變質(zhì)質(zhì)處理；3、金屬鑄錠錠組織缺陷———自學(xué)縮孔氣氣孔孔夾夾雜物物小結(jié):具有臨界晶核核尺寸的晶胚胚驅(qū)動力GS-GL阻力σ·S能量起伏與結(jié)構(gòu)起伏類似，是一種自然存在，瞬時(shí)出現(xiàn)，大小不等形核功具有臨界晶核尺寸的晶胚(液相)轉(zhuǎn)變?yōu)榫Ш?固相)時(shí)須外界提供的阻力，一.縮孔與與縮松的形成成機(jī)理液態(tài)合金在冷冷凝過程中，，若其液態(tài)收收縮和凝固收收縮所縮減的的容積得不到到補(bǔ)充，則在在鑄件最后凝凝固的部位形形成一些孔洞洞。大而集中的稱為縮孔，細(xì)小而分散的稱為縮松。1)縮孔和縮縮松的形成電子顯微鏡下下看到的非非金屬夾雜物物顆粒舉例(形狀不確定定)9、靜靜夜夜四四無無鄰鄰，，荒荒居居舊舊業(yè)業(yè)貧貧。。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨雨中中黃黃葉葉樹樹，，燈燈下下白白頭頭人人。。。。21:54:0521:54:0521:5412/29/20229:54:05PM11、以我獨(dú)獨(dú)沈久，，愧君相相見頻。。。12月-2221:54:0521:54Dec-2229-Dec-2212、故人人江海海別，，幾度度隔山山川。。。21:54:0521:54:0521:54Thursday,December29,202213、乍見翻疑疑夢，相悲悲各問年。。。12月-2212月-2221:54:0521:54:05December29,202214、他鄉(xiāng)生生白發(fā)，，舊國見見青山。。。29十十二月20229:54:05下午午21:54:0512月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月229:54下下午12月-2221:54December29,202216、行動動出成成果，，工作作出財(cái)財(cái)富。。。2022/12/2921:54:0521:54:0529December202217、做做前前，，能能夠夠環(huán)環(huán)視視四四周周；；做做時(shí)時(shí)，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿著著以以腳腳為為起起點(diǎn)點(diǎn)的的射射線線向向前前。。。。9:54:05下下午午9:54下下午午21:54:0512月月-229、沒有失失敗，只只有暫時(shí)時(shí)停止成成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事事情努力力了未必必有結(jié)果果，但是是不努力力卻什么么改變也也沒有。。。21:54:0521:54:0521:5412/29/20229:54:05PM11、成功就是日日復(fù)一日那一一點(diǎn)點(diǎn)小小努努力的積累。。。12月-2221:54:0521:54Dec-2229-Dec-2212、世間成事事，不求其其絕對圓滿滿，留一份份不足，可可得無限完完美。。21:54:0521:54:0521:54Thursday,December29,202213、不知香積寺寺，數(shù)里入云云峰。。12月-2212月-2221:54:0521:54:05December29,202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的的人能把世界界放在手中像像泥塊一樣任任意揉捏。29十二月月20229:54:05下午21:54:0512月-2215、楚塞三三湘接，，荊門九九派通。。。。十二月229:54下午午12月-2221:54December29,202216、少年十十五二十十時(shí)，步步行奪得得胡馬騎騎。。2022/12/2921:54:0521:54:0529December202217、空山山新雨雨后，，天氣氣晚來來秋。。。9:54:05下下午9:54下下午午21:54:0512月月-229、楊柳散和和風(fēng)，青山山澹吾慮。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、閱閱讀讀一一切切好好書書如如同同和和過過去去最最杰杰出出的的人人談?wù)勗捲??！?1:54:0521:54:0521:5412/29/20229:54:05PM11、越是沒有本本領(lǐng)的就越加加自命不凡。。12月-2221:54:0521:54Dec-2229-Dec-2212、越是是無能能的人人，越越喜歡歡挑剔剔別人人的錯(cuò)錯(cuò)兒。。21:54:0521:54:0521:54Thursday,December29,202213、知知人人者者智智，，