工学单组元相图及纯金.pptxVIP

工学单组元相图及纯金;6.1相图热力学基础;6.1相图热力学基础;2.相变：是物质发生状态或结构变化的过程。;3.单元系相图:;4.多元系相图:;;;6.1.1相平衡和相律;相平衡的热力学条件是;如果A-B二元系处于α，β，γ三相平衡时;2.相律:是物质发生相变时所遵循的规律 之一，它是检验、分析和使用相图的重要理论基础。;;6.1.2单元系相图;1.水的相图(见图6.1);;在温度、压力同时改变时;;2.铁的相图;;;;在温度和压力同时改变时;6.2纯金属的凝固;6.2纯金属的凝固;;6.2.1液态金属的结构;;;;1.液态金属的结构特点;6.2.2纯金属的凝固过程;;2.纯金属凝固的一般过程;;;6.2.3纯金属凝固的热力学条件;;;;;金属凝固的热力学条件;2.纯金属凝固时单位体积自由能的变化值△GV ;;金属凝固的热力学条件是：;6.2.4形核;1.均匀形核;;;;由该式可以看出:;;;;;;;;;;;;;;②均匀形核的形核率N;;所以形核率与两个因素有关：;;;形核率受两个相互矛盾的因素控制：;;由图6.7可以看出：;由图6.8可知:;;;对纯铜以均匀形核方式凝固时的计算：;2.非均匀形核;①非均匀形核的临界晶核尺寸及形核功;为了使问题简化，先讨论固体杂质为平面基底 ;;由图可知： ;;;将V△GV和△Gs代入△G非式中;将它与均匀形核时体系总自由能的变化值进行比较 ;对△G非求导：;将 代入△G非公式;;;②非均匀形核的形核率;另外在 时;;;③基底性质及形状对非均匀形核的影响;接触角θ的大小与哪些因素有关？;因此θ角的大小，主要取决于σLW-σαW;θ角相同时，固体杂质表面形状的影响;;6.2.5晶体长大;;1.晶体长大的条件;;熔化速度和凝固速度与温度的关系见下图;动态过冷度;2.液-固界面的构造;;;①微观光滑界面;②微观粗糙界面;液-固界面为什么主要以这两种界面形式存在？;;;;3.晶体长大方式和长大速率;①粗糙界面物质的长大方式和长大速率;所以它的长大方式为连续垂直长大;②光滑界面物质的长大方式和长大速率;;;;2)存在螺型位错的光滑界面;;;;螺型位错的长大机制已被用来制备晶须;6.2.6金属凝固动力学及凝固组织;;;;;;;;由金属凝固动力学曲线可得出金属凝固综合动力学曲线;2.金属凝固时的生长形态; 研究发现金属凝固时，其液-固界面处的温度分布情况??要有两种，即正温度梯度和负温度梯度。;;2)负温度梯度(dT/dZ0);②在正温度梯度下晶体的生长形态;;2)光滑界面的生长形态→台阶状;;③在负温度梯度下晶体的生长形态;这种生长方式如同树杆上长出许多树枝，故称为树枝状生长，简称枝晶生长。见下图 ：;;;2)光滑界面的生长形态→不明显的树枝状;3.凝固理论应用举例;;1)控制晶粒大小的途径(细化晶粒的途径);2)控制晶粒大小的方法(细化晶粒的方法);;实际生产中主要是通过加快冷却速度，来增大过冷度。;(2)变质处理;(3)施加振动和搅拌;②制备单晶体;1)垂直提拉法2)尖端形核法;③制取非晶态金属及合金;;;由图可以看出：;;目前常用的获得非晶态金属和合金的方法;;;④定向凝固技术;;感谢观看!