金属的凝固
发布时间:2022-03-02 16:52:37 点击次数:10 文章作者:
——金属由液态向固态的相变过程。除某些液态金属合金在激冷条件下“冻结”成具有无定形结构的非晶态金属外,金属的凝固在多数情况下,是晶体或晶粒的生成和长大的过程。金属凝固过程还伴随着体积变化、气体脱溶和元素偏析等现象。绝大部分金属材料是在液态中纯化(去气、去杂质等),调整成分,而后浇铸成锭,再加工成材,或直接铸造成部件。因此,金属的凝固不但决定了金属和合金的结构、组织和性能,而且还影响着以后的塑性加工和热处理。 金属的凝固所涉及的范围比较广泛,包括从宏观上研究铸锭及铸件的宏观结构、缺陷及宏观偏析;同时研究其显微结构,包括晶粒大小、取向和形状,晶内树枝状结构,以及非金属夹杂物、显微疏松和其他亚微观缺陷;也从原子尺度研究合金元素的微观偏析,微观晶体缺陷(如位错、空位等)的形成,晶粒成核与长大的原子堆垛过程等等。研究金属凝固的理论基础是合金热力学、合金相图、传热、传质以及相变和金属中的扩散等。金属的凝固过程主要是在一定的过冷度下,通过晶粒的成核和长大,并伴随着潜热的释放来实现的。而金属结晶过程又可以分为同分结晶和异分结晶两大类。同分结晶即结晶出的晶体与金属母液的化学成分完全一样,这通常是在纯金属以及相图中固、液相线相重合的合金成分上发生。异分结晶是结晶出的晶体与金属母液的化学成分不一样,即在结晶过程中伴随有成分的变化,绝大多数实际应用合金的结晶都属于这一类。