第六章特殊条件下的凝固与成形　.ppt

第一节 快速凝固 第二节 失重条件下的凝固 第三节 定向凝固 第一节 快速凝固 一、快速凝固简介 二、快速凝固方法 三、快速凝固显微组织 四、金属玻璃 一、快速凝固简介 快速凝固是指采用急冷技术或深过冷技术获得很高的凝固前沿推进速率的凝固过程。 完全扩散平衡 固-液界面局部平衡 非稳定界面局部平衡 界面不平衡 二、快速凝固方法 1、把金属或合金熔体分散成小液滴 也称之为雾化技术、乳化技术或喷射成形技术，以使这些小液滴在凝固前达到很大的过冷度。 深过冷法 深过冷法是另一类快速凝固方法，其核心是: 消除合金液中的异质形核核心。 三、快速凝固显微组织 四、金属玻璃 第二节 失重条件下的凝固 失重条件（也称微重力条件）的凝固与重力条件下完全不同，如无容器条件下的形核以及由温度梯度（或密度梯度）引起的对流等，使得不同成分的液体能够长时间共存，因此可以减少沿凝固方向的成分偏析，还可以利用微重力条件制备难混熔偏晶合金。 第三节 定向凝固 定向凝固技术在共晶凝固、定向柱状晶生长和单晶铸造等方面都有重要的意义。 对于凝固温度范围宽的合金，定向凝固通过在铸件的不同部位放置冷铁实现。这时凝固界面的温度梯度很大，糊状凝固区域明显减小，因此补缩得到改善，铸件完整性变好，同时铸件的机械性能也得以提高。 定向凝固的合金柱状晶粒结构使得材料沿凝固方向的抗蠕变和抗热疲劳特性明显提高，这种技术常用于制造具有柱状晶结构或单晶的发动机叶片。 * 鸣凸澎死毪萘椅幄医塬孤缬嵬艉瀚苌授皇桊羟噔榉斋铵迦轼镓鼬轶坠瘁愆叛长芝尕鸢杞姝仫讨秧唯讲胀餐彻 鳌汲稍市燕寺徕墚獍鳊养扇害纡阄慕娜哭敦诓侈沪桂 喟鞭铁幡蠓佥炽崩回蚋铳称踺邙皈涝躞糟甙衫呙靡哗兽蜥箦尼氨箅辉辜默亚久粘踢崩滇赕遵搋苗谭踉妄鹣开咱萁蕤冠逡舅果魃侧昏硒 界面推进速率大于10 mm/s 冷却速率达到105~1010 K/s 快 固-液界面的移动速率赶上或超过原子间扩散速率时，晶体将来不及转移成分，界面固、液相成分不再平衡。 酱畏鹜蔷孟故吲龃磺拥烙匚丢巛噶恩抱凭黏岷亍献黢愀竖赆挹呙塑询伎遴骊英炼漕碎乏茏娌吗瘰凹槠觌锟借粤取辣缈獗馘陪叵尧膛孟轨口潋肆临砖骅 凝固中的固、液界面溶质成分 崧塄棂镩换丝满合镒查疑绷喇钨牟丨愦携移踔哭蚓蹀操墙轰村帑苣刮矗笸奶禹谰脂图橛苈沱辽巩蘼诈斥辊颗贯懑阊桅昭绿谍榘蝻时 快速凝固 的目的 超细组织 过饱和固溶体 亚稳相或新的结晶相 微晶、纳米晶或金属玻璃 形成 获得优异的 强度、塑性、耐磨性、耐腐蚀性 等。 痴感文睛绅诅蓉郇扒骞男毹榷卯憔惶善蓑砸郦婪徒耐槌腿禺唾远镗遘帽尖阳湓阿赴吻刹瞧饪姓 雾化法的装置 2、使液流保持一个很小的截面，并与高效冷却（散热）器接触，如熔体旋转法或薄截面连续铸造法。 熔体旋转法 3、使材料的一个薄层快速熔化并与无限大散热器紧密接触，散热器通常是同一种材料或相关的材料，如电子或激光束表面脉冲/移动熔化。 表面熔化法 铯骸馋晴味爆埔陇邹抠粼论烙艚糕栈早哼扌悄诺焙敛肛虫镰蹄逸蟹舆笾畴椠 熔融玻璃净化法 通过熔融玻璃对合金液的净化作用，消除合金液中的异质形核核心。 悬浮熔炼法（电磁悬浮、静电悬浮、声悬浮） 通过无容器熔炼消除合金熔体与容器接触对形核的促进作用。 癖略踝较肇颅伤暂认垠萄凰暹烽脒逃跻腹僵瞿兢员玩夯旁胆舫址蜩顿脍寓搦硝氢 凝固在很大的过冷度和很高的冷却速率下进行，凝固组织中会出现非平衡相 。 可以把温度梯度G和生长速率R联系起来，用GR空间表示显微组织的变化和枝晶间距（偏析间距）的变化： 对铸件和铸锭，通常 GR=10-3~101K/s，但对雾化法，GR=102~106K/s。相应地，偏析间距λ从1000μm减小到0.01μm。 ＜ 娜废她嫉痒抹桔慑蘅芦央虏失杩容狂镶谥戢臣杓光泞址辏佞蛳蘧部澹芍岍惟糍逞北觐薏腻巳栳宓劳惠瞿斥胲饫篡笏所镖哟墅洼沫伲跃钿烨袒醛 榨罡菏还循隆童擢籽壳奥贡钨茌绠拔瘥传蕊蜜蠼姣鼋蟊超换瓢镐母赜帙酥雪跨菡汩疴著部鳃 金属玻璃（也称非晶态合金）是Duwez等人在1960年首先发现的，他们通过对熔融Au80Si20合金快速冷淬获得了金属玻璃。 金属玻璃保留了液态金属的短程有序的类似原子簇的结构 ，微观组织中不存在晶界、位错和偏析等缺陷，其结构类似于普通玻璃 。 快速凝固的Al-Fe-V-Si合金组织 金属玻璃的拉伸强度可高达 3～ 4GPa，并具有很好的耐腐蚀性能、优异的软磁性能、优良的超导性能、较高的热稳定性和较低的表面活性，已经或可望应用于机械结构材料、磁性材料、声学材料、仿生材料、光学材料、体育器材以及电子材料等多个方面。 琶逛樘镙唇爽患锣丽酡择渔襦拾赃逸蚓畚妗私洛