第八章快速凝固2试卷.ppt

二、化学成分对合金的玻璃形成能力的影响 图8-26中示出了几类合金中某些有代表性的平衡相图及容易形成非晶的成分范围，可以看出，凡是液相线温度低的区域，都有较好的玻璃形成能力。同一图中还示出了在C0-Al-B及Ni-Si-B二个三元系中容易形成金属玻璃的成分范围（图中阴影部分）。 二元或多元合金经凝固形成非晶结构的，其组元之间大都符合以下规律：不同组元原子尺寸之比值低于0.8；不同组元原子间存在相互吸收的作用力，混合焓为负值，且绝对值较大。 凡是容易形成金属玻璃的合金系，大都在它们的平衡状态图上有一个或几个深凹的共晶谷，或者是随着溶质含量的增加，液相线温度迅速下降，导致在平衡状态图上出现一段液相线区域，其温度显著地低于溶剂金属的熔点，而容易成为金属玻璃的合金成分，就在这些深凹的共晶点左右，或在低平的液相线段上。 ①“后过渡族金属——类金属”类?其中，后过渡族金属包括VIII族，亦包括IB族的贵金属，类金属元素包括B、P、Si、C 等 ?②“后过渡族金属——前过渡族金属”类 这类金属在状态图上大都包含有低的液相线段，如Cu-Ti及Ni-Er等。 ③“稀土金属——后过渡金属”类这类金属有深的共晶谷，故形成非晶的成分范围在共晶点左右，如Cu-Co。 ④“ⅡA族金属——另一金属”类?这一类合金亦有很深的共晶谷，如Ca-Al。 ⑤“锕系金属——后过渡族金属”类?属于这一类的有U-Co、Np-Ca等。 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * * 第八章 快速凝固 第一节 快速凝固技术及其传热特点 第二节 快速凝固热力学 第三节 快速凝固的动力学及界面形貌稳定性 第四节 快速凝固晶态合金的显微结 构特征与应用 第五节 快速凝固的非晶态合金 快速凝固技术 高凝固速率 气 枪 法* 锤 钻 法 旋 铸 法* 旋 转 叶 片 打 击 法* 超 声 气 体 物 化 法* 大 块 试 样 深 过 冷 法 激 光 或 电 子 束 表 面 快 速 熔 凝 法 喷 射 成 型 二、凝固传热的特点 目前主要的快速凝固技术都是通过薄层液态合金与高导热系数的冷衬底之间的紧密相贴来实现极快的导热传热。由于合金薄膜的项面与边缘不与冷衬底接触，散热相对来说是很有限的，故问题可简化及归结为单向的传热，其基本的传热方程式如下： Ruhl用计算机数学模拟计算了金属薄膜的单向传热，算得的冷却速度大多在105~109，影响温度场及冷却速度的最主要因素是：金属/衬底界面的状况及试样金属的厚度 1、薄层熔体在固态衬底上的导热传热 1） 理想冷却方式：界面传热系数h极大，试样及衬底中的温度梯度都较大，界面上无温差存在 2 ）牛顿冷却方式：界面传热系数很小，试样及衬底的温度梯度都较小，界面上有较大温差 3 ）中间冷却方式：介于两种情况之间的 对于高热导率的衬底： hd/λs30,为理想冷却方式 30 hd/λs0.015时，中间冷却方式 hd/λs0.015时为牛顿冷却方式 2 金属液滴在流体介质中的对流传热 在流体介质中以雾化法进行快速凝固时，金属液滴的平均冷却速度T可估算为： 传热强度取决于液滴/介质介面上的传热系数h,h可由下式估算； 第二节 快速凝固的热力学 一、亚稳平衡： 在快速凝固的许多情况下，当液/固界面的推进速率还远小于界面上原子的扩散速率时，界面处于局域的平衡或亚稳平衡状态。 二、界面非平衡 在无扩散、无溶质分凝的凝固，除了其界面温度必须显著低于界面上液相的平衡液相线温度（即出现界面过冷），且低于T0温度这一热力学条件外，还必须具有生长速率很高的动力学条件。 三、T0线与快速凝固 第三节 快速凝固的动力学和界面形貌 一、快速凝固时的形核动力学 稳态形核理论假定在液相线以下每一温度时都有一个相对应的稳定不变的形核速率。在常规凝固中，冷却速度不高，过冷度不大，常用稳态形核的处理方法；在快速冷却或大的过冷下进行的凝固，需采用时间（瞬态）的形核理论来处理。 Kashchiev等，在经典形核理论的基础上用解析法求得了瞬时形核速率： 按经典形核理论，非均质形核时的稳态形核速率 Js可表达为： 二、非平衡移动界面的状态参数 界面上非平衡效应应考虑三个方面： 1界面上的