第4章單相合金的結(jié)晶賈志宏江蘇大學(xué)材料學(xué)院2011.9第4章單相合金的結(jié)晶賈志宏1導(dǎo)入案例銅鎳二元合金導(dǎo)入案例銅鎳二元合金2導(dǎo)入案例鈦合金具有比強度高、韌性好、無磁性、耐腐蝕等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海、石油化工、體育器械、醫(yī)療器械等各個領(lǐng)域，其中鑄造α

型或

β型鈦合金即為典型的單相合金材料F1賽車變速箱殼體深潛器框架導(dǎo)入案例鈦合金具有比強度高、韌性好、無磁性、耐腐蝕等優(yōu)良特性34.1凝固過程的溶質(zhì)再分配理論回顧擴散定律菲克第一定律對于一個A、B物質(zhì)的二元系或多元系，溶質(zhì)A在擴散場中某處的擴散通量

（也稱擴散強度，即單位時間內(nèi)通過單位面積的溶質(zhì)量）與該處的濃度梯度成正比菲克第二定律在一維擴散的情況下，體系中任一點濃度隨時間的變化率與該處濃度梯度成正比4.1凝固過程的溶質(zhì)再分配理論回顧44.1.1溶質(zhì)再分配現(xiàn)象溶質(zhì)再分配現(xiàn)象的產(chǎn)生單相合金的結(jié)晶過程是在一個固液兩相共存的溫度區(qū)間內(nèi)完成的；在區(qū)間內(nèi)的任一點，共存兩相都具有不同的成分；隨溫度的下降，液、固相平衡成分隨之發(fā)生改變，溶質(zhì)必然要在界面前沿富集，所以晶體生長與傳質(zhì)過程必然相伴而生4.1.1溶質(zhì)再分配現(xiàn)象溶質(zhì)再分配現(xiàn)象的產(chǎn)生54.1.1溶質(zhì)再分配現(xiàn)象平衡分配系數(shù)定義：定義為在給定的溫度下，平衡固相溶質(zhì)濃度與液相溶質(zhì)濃度之比實質(zhì)上是描述了在固、液兩相共存的條件下，溶質(zhì)原子在固-液界面兩側(cè)的平衡分配特征4.1.1溶質(zhì)再分配現(xiàn)象平衡分配系數(shù)實質(zhì)上64.1.2界面平衡假設(shè)界面平衡假設(shè)在實際結(jié)晶過程中，溶質(zhì)原子在固、液兩相中的擴散速度有限，界面兩側(cè)固、液相在大范圍內(nèi)成分不可能均勻化，所以是一個非平衡過程-亞/介平衡狀態(tài)近似地認為，單相合金的晶體生長僅取決于熱的傳輸和質(zhì)的傳遞，而原子通過界面的阻力則小到可以忽略不計；界面處固、液兩相始終處于局部平衡狀態(tài)之中；適用條件：對速度緩慢的單晶體可控生長以及在一般凝固條件下具有粗糙界面結(jié)晶相的生長4.1.2界面平衡假設(shè)界面平衡假設(shè)74.1.3平衡結(jié)晶時的溶質(zhì)再分配平衡結(jié)晶在結(jié)晶過程中，固、液兩相都能通過充分傳質(zhì)而使成分完全均勻并完全達到平衡相圖對應(yīng)溫度的平衡成分平衡條件下的杠桿定律4.1.3平衡結(jié)晶時的溶質(zhì)再分配平衡結(jié)晶84.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配實際傳熱傳質(zhì)條件固相中原子擴散不足以使固相成分均勻，一般凝固條件下熱擴散系數(shù)

約為5E-2cm2/s數(shù)量級；而溶質(zhì)原子在液態(tài)金屬中的擴散系數(shù)DL僅為5E-5cm2/S數(shù)量級；特別是溶質(zhì)原子在固相中的擴散系數(shù)DS只有5E-8cm2/S數(shù)量級；簡化模型一個等截面的水平圓棒自左向右的單向結(jié)晶過程為例進行討論，假設(shè)合金原始成分為c0，界面前方為正溫度梯度，界面始終以宏觀的平面形態(tài)向前推進，并且始終忽略掉溶質(zhì)原子在固相中的擴散；4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配實際傳熱傳質(zhì)條件94.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固相無擴散、液相均勻混合時的溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固相無擴散、液相均勻混合時104.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配114.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配夏爾公式4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配夏爾公式124.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固相無擴散、液相只有擴散而無對流或攪拌時的溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固相無擴散、液相只有擴散而134.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配144.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配154.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配164.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配174.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配Tiller公式4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配Tiller公式184.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固液界面處液相一側(cè)溶質(zhì)富集的影響因素4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固液界面處液相一側(cè)溶質(zhì)富集194.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配晶體生長速度R

、溶質(zhì)在液相中的擴散系數(shù)DL以及平衡分配系數(shù)k0影響CL（x）特征距離4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配晶體生長速度R、溶質(zhì)在液204.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固相無擴散、液相存在部分混合時的溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固相無擴散、液相存在部分混214.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配224.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配234.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配244.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配有效分配系數(shù)一般條件下的夏爾公式4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配有效分配系數(shù)一般條件下的夏254.2成分過冷熔體的過冷度是其液相線溫度與實際溫度的差值，過冷度決定著固-液界面的生長方式和晶體的形態(tài)。而在凝固過程中，隨著固-液界面的不斷生長，界面前端液相的濃度按溶質(zhì)再分配規(guī)律不斷地發(fā)生變化。合金熔體的實際液相線溫度是隨濃度的變化而變化的。也就是說，固-液界面前方熔體的過冷狀態(tài)取決于其局部溫度的分布形式和具體的溶質(zhì)再分配規(guī)律。4.2成分過冷熔體的過冷度是其液相線溫度與實際溫度的差值，264.2.1成分過冷的形成溶質(zhì)富集引起界而前方熔體液相線溫度的變化4.2.1成分過冷的形成溶質(zhì)富集引起界而前方熔體液相線溫度274.2.1成分過冷的形成4.2.1成分過冷的形成284.2.1成分過冷的形成熱過冷與成分過冷4.2.1成分過冷的形成熱過冷與成分過冷294.2.1成分過冷的形成4.2.1成分過冷的形成304.2.1成分過冷的形成這種由溶質(zhì)再分配導(dǎo)致界面前方熔體成分及其凝固溫度發(fā)生變化而引起的過冷稱為成分過冷4.2.1成分過冷的形成這種由溶質(zhì)再分配導(dǎo)致314.2.2成分過冷的判據(jù)4.2.2成分過冷的判據(jù)324.2.2成分過冷的判據(jù)判據(jù)4.2.2成分過冷的判據(jù)判據(jù)334.2.2成分過冷的判據(jù)成分過冷度4.2.2成分過冷的判據(jù)成分過冷度344.2.2成分過冷的判據(jù)成分過冷區(qū)寬度4.2.2成分過冷的判據(jù)成分過冷區(qū)寬度354.2.2成分過冷的判據(jù)4.2.2成分過冷的判據(jù)364.2.2成分過冷的判據(jù)4.2.2成分過冷的判據(jù)374.2.2成分過冷的判據(jù)4.2.2成分過冷的判據(jù)384.2.2成分過冷的判據(jù)一般條件下的判據(jù)4.2.2成分過冷的判據(jù)一般條件下的判據(jù)394.2.3熱過冷對純金屬結(jié)晶過程的影響界面前方無熱過冷下的平面生長4.2.3熱過冷對純金屬結(jié)晶過程的影響界面前方無熱過冷下的404.2.3熱過冷對純金屬結(jié)晶過程的影響熱過冷作用下的枝晶生長4.2.3熱過冷對純金屬結(jié)晶過程的影響熱過冷作用下的枝晶生414.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響界面前方無成分過冷時的平面生長平面生長條件4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響界面前方無成分過424.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響平面生長時界面生長速度極值4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響平面生長時界面生434.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響窄成分過冷區(qū)作用下的胞狀生長界面偶然擾動而產(chǎn)生的任何凸起都必將面臨較大的過冷而以更快的速度進一步長大，同時不斷向周圍熔體中排出溶質(zhì)；由于相鄰?fù)蛊鹬g的凹入部位的溶質(zhì)濃度比凸起前端增加得更快，而凹入部位的溶質(zhì)擴散到熔體深處更為困難；導(dǎo)致了凹入部位溶質(zhì)的進一步富集，而溶質(zhì)富集則降低了凹入部位熔體的液相線溫度，從而降低其過冷度，甚至過冷度為零；因此，凸起的橫向生長速度受到抑制，并形成一些由低熔點溶質(zhì)富集區(qū)所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)狀溝槽；4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響窄成分過冷區(qū)作用444.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響胞狀生長4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響胞狀生長454.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響464.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響胞狀晶特點4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響胞狀晶特點474.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響較寬成分過冷區(qū)作用下的柱狀樹枝晶生長胞狀生長就轉(zhuǎn)變?yōu)橹鶢钪L4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響較寬成分過冷區(qū)作484.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響單相合金柱狀枝晶生長是在GL>0下進行的。如同平面生長和胞狀生長一樣，是一種熱量通過固相散失的約束生長，等溫面的前進約束著枝晶前端以一定的速度向液相推進，而溶質(zhì)元素在液相中的擴散則支配著枝晶的生長行為；在生長過程中主干彼此平行地向著熱流相反的方向延伸，相鄰主干的高次分枝往往互相連接起來排列成方格網(wǎng)狀，構(gòu)成了柱狀枝晶特有的板狀陣列，從而使材料的性能表現(xiàn)出強烈的各向異性；4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響單相合金柱狀枝49宏觀結(jié)晶狀態(tài)的轉(zhuǎn)變和等軸枝晶生長當(dāng)界面前方成分過冷區(qū)進一步加寬時，成分過冷的極大值將大于熔體中非均質(zhì)形核最有效襯底大量形核所需的過冷

；于是在柱狀枝晶生長的同時，界面前方這部分熔體也將發(fā)生新的形核過程，并且導(dǎo)致了晶體在過冷熔體（GL<0）的自由生長，從而形成了方向各異的等軸枝晶4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響宏觀結(jié)晶狀態(tài)的轉(zhuǎn)變和等軸枝晶生長4.2.4成分過冷對單相合504.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響就合金的宏觀結(jié)晶狀態(tài)而言，平面生長、胞狀生長和柱狀枝晶生長皆屬于一種晶體自型壁形核，然后由外向內(nèi)單向延伸的生長方式，稱為外生生長；等軸枝晶在熔體內(nèi)部自由生長的方式則稱為內(nèi)生生長；宏觀結(jié)晶狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?nèi)Q于成分過冷的大小和外來質(zhì)點非均質(zhì)形核的能力這兩個因素；4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響就合金的宏觀結(jié)晶514.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響枝晶的生長方向枝晶生長具有鮮明的晶體學(xué)特征，其主干和各次分枝的生長方向均與特定的晶向相平行；4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響枝晶的生長方向524.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響枝晶間距定義：枝晶間距指的是相鄰?fù)畏种χg的垂直距離，實際上則用金相視野下測得的各相鄰?fù)畏种χg距離的統(tǒng)計平均值來表示含義：是樹枝晶組織細化程度的表征，枝晶間距越小，組織就越細密，分布于其間的元素偏析范圍也就越小；4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響枝晶間距534.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響通常采用的有一次枝晶間距d1和二次枝晶間距d2兩種4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響通常采用的有一次544.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響二次枝晶間距d2粗化現(xiàn)象4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響二次枝晶間距d2554.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響粗化模型模型Ⅰ-Kattamis模型；模型Ⅱ-Kattamis-Chernov-Klia模型；

模型Ⅲ-Kahlweit模型；4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響粗化模型564.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響57第4章單相合金的結(jié)晶賈志宏江蘇大學(xué)材料學(xué)院2011.9第4章單相合金的結(jié)晶賈志宏58導(dǎo)入案例銅鎳二元合金導(dǎo)入案例銅鎳二元合金59導(dǎo)入案例鈦合金具有比強度高、韌性好、無磁性、耐腐蝕等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海、石油化工、體育器械、醫(yī)療器械等各個領(lǐng)域，其中鑄造α

型或

β型鈦合金即為典型的單相合金材料F1賽車變速箱殼體深潛器框架導(dǎo)入案例鈦合金具有比強度高、韌性好、無磁性、耐腐蝕等優(yōu)良特性604.1凝固過程的溶質(zhì)再分配理論回顧擴散定律菲克第一定律對于一個A、B物質(zhì)的二元系或多元系，溶質(zhì)A在擴散場中某處的擴散通量

（也稱擴散強度，即單位時間內(nèi)通過單位面積的溶質(zhì)量）與該處的濃度梯度成正比菲克第二定律在一維擴散的情況下，體系中任一點濃度隨時間的變化率與該處濃度梯度成正比4.1凝固過程的溶質(zhì)再分配理論回顧614.1.1溶質(zhì)再分配現(xiàn)象溶質(zhì)再分配現(xiàn)象的產(chǎn)生單相合金的結(jié)晶過程是在一個固液兩相共存的溫度區(qū)間內(nèi)完成的；在區(qū)間內(nèi)的任一點，共存兩相都具有不同的成分；隨溫度的下降，液、固相平衡成分隨之發(fā)生改變，溶質(zhì)必然要在界面前沿富集，所以晶體生長與傳質(zhì)過程必然相伴而生4.1.1溶質(zhì)再分配現(xiàn)象溶質(zhì)再分配現(xiàn)象的產(chǎn)生624.1.1溶質(zhì)再分配現(xiàn)象平衡分配系數(shù)定義：定義為在給定的溫度下，平衡固相溶質(zhì)濃度與液相溶質(zhì)濃度之比實質(zhì)上是描述了在固、液兩相共存的條件下，溶質(zhì)原子在固-液界面兩側(cè)的平衡分配特征4.1.1溶質(zhì)再分配現(xiàn)象平衡分配系數(shù)實質(zhì)上634.1.2界面平衡假設(shè)界面平衡假設(shè)在實際結(jié)晶過程中，溶質(zhì)原子在固、液兩相中的擴散速度有限，界面兩側(cè)固、液相在大范圍內(nèi)成分不可能均勻化，所以是一個非平衡過程-亞/介平衡狀態(tài)近似地認為，單相合金的晶體生長僅取決于熱的傳輸和質(zhì)的傳遞，而原子通過界面的阻力則小到可以忽略不計；界面處固、液兩相始終處于局部平衡狀態(tài)之中；適用條件：對速度緩慢的單晶體可控生長以及在一般凝固條件下具有粗糙界面結(jié)晶相的生長4.1.2界面平衡假設(shè)界面平衡假設(shè)644.1.3平衡結(jié)晶時的溶質(zhì)再分配平衡結(jié)晶在結(jié)晶過程中，固、液兩相都能通過充分傳質(zhì)而使成分完全均勻并完全達到平衡相圖對應(yīng)溫度的平衡成分平衡條件下的杠桿定律4.1.3平衡結(jié)晶時的溶質(zhì)再分配平衡結(jié)晶654.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配實際傳熱傳質(zhì)條件固相中原子擴散不足以使固相成分均勻，一般凝固條件下熱擴散系數(shù)

約為5E-2cm2/s數(shù)量級；而溶質(zhì)原子在液態(tài)金屬中的擴散系數(shù)DL僅為5E-5cm2/S數(shù)量級；特別是溶質(zhì)原子在固相中的擴散系數(shù)DS只有5E-8cm2/S數(shù)量級；簡化模型一個等截面的水平圓棒自左向右的單向結(jié)晶過程為例進行討論，假設(shè)合金原始成分為c0，界面前方為正溫度梯度，界面始終以宏觀的平面形態(tài)向前推進，并且始終忽略掉溶質(zhì)原子在固相中的擴散；4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配實際傳熱傳質(zhì)條件664.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固相無擴散、液相均勻混合時的溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固相無擴散、液相均勻混合時674.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配684.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配夏爾公式4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配夏爾公式694.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固相無擴散、液相只有擴散而無對流或攪拌時的溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固相無擴散、液相只有擴散而704.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配714.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配724.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配734.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配744.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配Tiller公式4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配Tiller公式754.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固液界面處液相一側(cè)溶質(zhì)富集的影響因素4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固液界面處液相一側(cè)溶質(zhì)富集764.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配晶體生長速度R

、溶質(zhì)在液相中的擴散系數(shù)DL以及平衡分配系數(shù)k0影響CL（x）特征距離4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配晶體生長速度R、溶質(zhì)在液774.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固相無擴散、液相存在部分混合時的溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配固相無擴散、液相存在部分混784.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配794.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配804.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配814.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配有效分配系數(shù)一般條件下的夏爾公式4.1.4非平衡結(jié)晶時溶質(zhì)再分配有效分配系數(shù)一般條件下的夏824.2成分過冷熔體的過冷度是其液相線溫度與實際溫度的差值，過冷度決定著固-液界面的生長方式和晶體的形態(tài)。而在凝固過程中，隨著固-液界面的不斷生長，界面前端液相的濃度按溶質(zhì)再分配規(guī)律不斷地發(fā)生變化。合金熔體的實際液相線溫度是隨濃度的變化而變化的。也就是說，固-液界面前方熔體的過冷狀態(tài)取決于其局部溫度的分布形式和具體的溶質(zhì)再分配規(guī)律。4.2成分過冷熔體的過冷度是其液相線溫度與實際溫度的差值，834.2.1成分過冷的形成溶質(zhì)富集引起界而前方熔體液相線溫度的變化4.2.1成分過冷的形成溶質(zhì)富集引起界而前方熔體液相線溫度844.2.1成分過冷的形成4.2.1成分過冷的形成854.2.1成分過冷的形成熱過冷與成分過冷4.2.1成分過冷的形成熱過冷與成分過冷864.2.1成分過冷的形成4.2.1成分過冷的形成874.2.1成分過冷的形成這種由溶質(zhì)再分配導(dǎo)致界面前方熔體成分及其凝固溫度發(fā)生變化而引起的過冷稱為成分過冷4.2.1成分過冷的形成這種由溶質(zhì)再分配導(dǎo)致884.2.2成分過冷的判據(jù)4.2.2成分過冷的判據(jù)894.2.2成分過冷的判據(jù)判據(jù)4.2.2成分過冷的判據(jù)判據(jù)904.2.2成分過冷的判據(jù)成分過冷度4.2.2成分過冷的判據(jù)成分過冷度914.2.2成分過冷的判據(jù)成分過冷區(qū)寬度4.2.2成分過冷的判據(jù)成分過冷區(qū)寬度924.2.2成分過冷的判據(jù)4.2.2成分過冷的判據(jù)934.2.2成分過冷的判據(jù)4.2.2成分過冷的判據(jù)944.2.2成分過冷的判據(jù)4.2.2成分過冷的判據(jù)954.2.2成分過冷的判據(jù)一般條件下的判據(jù)4.2.2成分過冷的判據(jù)一般條件下的判據(jù)964.2.3熱過冷對純金屬結(jié)晶過程的影響界面前方無熱過冷下的平面生長4.2.3熱過冷對純金屬結(jié)晶過程的影響界面前方無熱過冷下的974.2.3熱過冷對純金屬結(jié)晶過程的影響熱過冷作用下的枝晶生長4.2.3熱過冷對純金屬結(jié)晶過程的影響熱過冷作用下的枝晶生984.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響界面前方無成分過冷時的平面生長平面生長條件4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響界面前方無成分過994.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響平面生長時界面生長速度極值4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響平面生長時界面生1004.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響窄成分過冷區(qū)作用下的胞狀生長界面偶然擾動而產(chǎn)生的任何凸起都必將面臨較大的過冷而以更快的速度進一步長大，同時不斷向周圍熔體中排出溶質(zhì)；由于相鄰?fù)蛊鹬g的凹入部位的溶質(zhì)濃度比凸起前端增加得更快，而凹入部位的溶質(zhì)擴散到熔體深處更為困難；導(dǎo)致了凹入部位溶質(zhì)的進一步富集，而溶質(zhì)富集則降低了凹入部位熔體的液相線溫度，從而降低其過冷度，甚至過冷度為零；因此，凸起的橫向生長速度受到抑制，并形成一些由低熔點溶質(zhì)富集區(qū)所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)狀溝槽；4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響窄成分過冷區(qū)作用1014.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響胞狀生長4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響胞狀生長1024.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響1034.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響胞狀晶特點4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響胞狀晶特點1044.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響較寬成分過冷區(qū)作用下的柱狀樹枝晶生長胞狀生長就轉(zhuǎn)變?yōu)橹鶢钪L4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響較寬成分過冷區(qū)作1054.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響單相合金柱狀枝晶生長是在GL>0下進行的。如同平面生長和胞狀生長一樣，是一種熱量通過固相散失的約束生長，等溫面的前進約束著枝晶前端以一定的速度向液相推進，而溶質(zhì)元素在液相中的擴散則支配著枝晶的生長行為；在生長過程中主干彼此平行地向著熱流相反的方向延伸，相鄰主干的高次分枝往往互相連接起來排列成方格網(wǎng)狀，構(gòu)成了柱狀枝晶特有的板狀陣列，從而使材料的性能表現(xiàn)出強烈的各向異性；4.2.4成分過冷對單相合金結(jié)晶過程的影響單相合金柱狀枝106宏觀結(jié)晶狀態(tài)的轉(zhuǎn)變和等