8.6章单相多相合金的结晶解读.ppt

第四章 单相及多相合金的结晶 “成分过冷”对合金固溶体晶体形貌的影响规律 随“成分过冷”程度增大，固溶体生长方式： → 平面晶 → 胞状晶 →胞状树枝晶(柱状树枝晶) →内部等轴晶(自由树枝晶) 第四节 共晶合金的凝固 大部分合金存在着两个或两个以上的相，多相合金的凝固比单相固溶体的凝固情况复杂。本节讨论最为普遍的共晶合金凝固方式及组织。 一、 共晶组织的分类及特点 二、 共晶组织的形成机理 一、共晶组织的分类及特点 （一） 规则共晶与非规则共晶 （二） 非平衡状态下的共晶共生区 （三） 离异生长及离异共晶 粗糙-粗糙界面（非小晶面-非小晶面）共晶 金属-金属共晶及金属-金属间化合物共晶多为第Ⅰ类共晶，其典型的显微形态是有规则的层片状，或其中有一相为棒状，因此称为“规则共晶”。 规则共晶长大时，两相彼此紧密相连，相互依赖生长，两相前方的液体区域中存在溶质的运动。这种长大方式称之为“共生生长”。 搭桥生长 （一）非小晶面—非小晶面共生共晶的形成 层片状共晶组织的形核及长大 棒状共晶生长 层片状共晶组织的形核及长大 层片状共晶组织是最常见的一类非小晶面一非小晶面共生共晶组织。现以球状共晶团为例，讨论层片状共晶组织的形成过程。 1、层片状共晶生核过程及“搭桥”方式 2、共生过程的协同生长 3、片层距的调整 4、胞状、树枝状共晶的形成 “搭桥”方式：领先相表面一旦出现第二相，则可通过这种彼此依附、交替生长的方式产生新的层片来构成所需的共生界面，而不需要每个层片重新生核。 搭桥式生核方式 共晶团的形成 领先相富A组元的α固溶体小球析出 界面前沿B组元原子的不断富集 β 相固溶体在α相球面上的析出 向前方及侧面的熔体中排出A组元原子 α相依附于β相的侧面长出分枝 β相沿着α相的球面与侧面迅速铺展 交替进行…… 形成具有两相沿着径向并排生长的球形共生界面双相核心 2、共生过程的协同生长 非小晶面向前生长不取决于晶体的性质，只取决于热流方向及原子扩散。 非平衡凝固 伪共晶 离异共晶 8.7液态金属流动及其对结晶过程的影响1 分类 动量对流 液体内部的相互作用、冲刷浇道和型壁、冲刷激冷凝固层的固液界面 自然对流 温度差、浓度差引起的流动。与型壁接触的金属液，密度、温度不同下沉，型腔中心温度高、密度小上浮。 与合金成分、含量、凝固方向相关 强迫对流 通过各种方式驱动液体强行流动：电磁、机械、铸型振动 枝晶间液态金属流动 凝固收缩引起的液体流动 液体流动对结晶过程的影响 顶部液体的脱落、沉积和增值 顶部凝固层晶体或分枝脱落，下沉，成为核心 型壁上晶体的脱落 晶体根部溶质富集，熔点降低，又难于散热，易发生 “缩颈” 枝晶分枝的熔断脱落 高次分枝的根部熔断脱落 缩颈的判据： 1-k0 层片状共晶的两种形核、长大方式示意图。 彼此依附、交替生长的方式 共生协同生长：两相各向其界面前沿排出另一组元的原子，由于α相前沿富B，而β相前沿富A，扩散速度正比于溶质的浓度梯度，因此横向扩散速度比纵向大的多。共晶两相通过横向扩散不断排走界面前沿积累的溶质，且又互相提供生长所需的组元，彼此合作，齐头并进地快速向前生长。