多相合金的凝固.ppt

*胞状晶的结构沟槽不规则的胞状界面狭长的胞状界面规则胞状态第31页,共34页，2024年2月25日，星期天*第32页,共34页，2024年2月25日，星期天*定向枝晶的特征尺寸第33页,共34页，2024年2月25日，星期天感谢大家观看第34页,共34页，2024年2月25日，星期天关于多相合金的凝固**一、共晶组织的分类（一）规则共晶与非规则共晶规则共晶：金属—金属，如:Pb-Sn，Ag-Cu层片状共晶金属—金属间化合物，如:Al-Al3Ni棒状共晶.规则共晶长大时，两相彼此紧密相连，相互依赖生长，两相前方的液体区域中存在溶质的运动。这种长大方式称之为:“共生生长”。这种属于非小平面（nonfacet-nonfacet）共晶第2页,共34页，2024年2月25日，星期天*规则共晶(非小平面-非小平面)形态又分层片状及棒状两种。通常共晶中的某一相体积分数小于1/π时容易出现棒状结构，这是因为在相间距λ一定的条件下棒状的相间界面积比层片状的小，因此其界面能最低，这种情况在规则共晶里是很明显的。但是当界面能的各向异性很强时，层片结构可以在体积分数很小的情况下存在．此类共晶的固-液界面在原于尺度上是粗糙界面，即固-液界面不是特定的晶面。第3页,共34页，2024年2月25日，星期天*图4-23Pb-Sn层片状共晶图4-23Pb-Sn层片状共晶第4页,共34页，2024年2月25日，星期天*非规则共晶:金属—非金属：如:Fe-C,Al-Si共晶非金属—非金属：如:琥珀睛-茨醇共晶非金属-非金属共晶体，长大过程不再是偶合的。所得到的组织为两相的不规则混合物，也属于“不规则共晶”。第5页,共34页，2024年2月25日，星期天*非小平面-小平面（nonfacet-facet）共晶非规则共晶(非小平面-小平面)多由金属-非金属相组成，其组织形态可以简化为片状与丝状两大类，但是由于其小平面相晶体长大的各向异性(如界面能、热传导、最优生长方向等)很强，其固-液界面为特定的晶面，共晶长大过程中，虽然也靠附近液相中的原子横向扩散合作进行长大，但其固-液界面的形态是非平面的(non-Planar)，且是极不规则的。第6页,共34页，2024年2月25日，星期天*第7页,共34页，2024年2月25日，星期天*图4-26两相非偶合生长形成不规则共晶规则共晶体a)琥珀睛-茨醇共晶,b)偶氮苯-苯偶酰共晶,c)四溴化碳-六氯乙烷第8页,共34页，2024年2月25日，星期天*根据Jackson界面结构理论，熔融熵△Sf＞4R者为小平面相，熔融熵△Sf＜4R者为非小平面相。Croker在对共品组织进行分类时，采用溶解熵entropyofsolution作为分类的标准。凡溶解熵大于23J／mol.K的为小平面相，而小于23J／mol.K者为非小平面相。Crocker绘制了在长大速度为5μm/s时，相的体积分数对共晶微观结构的影响：在溶解熵大于23J／mol.K的非规则共品中，当φf＜l0％时的C区组织：为破断的层状结构。但在扫描电镜下观察，小平而相并末破断而是连续的分枝，当共晶中的小平面相体积分数φf在10-20％之间时(图中D区)：共晶组织为不规则的片状结构，A1-Si及Fe-C（G）时典型的代表第9页,共34页，2024年2月25日，星期天*当共晶中的小平面相体积分数φf在20-35％之间时，E区，共品组织为复杂的规则结构。当共晶中的小平面相的体积分数φf＞40％时(图中F区)，共晶组织为准规则结构，Fe-FE3C属于此类结构，由非小平面的板片状和少量棒状组成，而基体为小平面相只是，小平面相不能按小平面方式而是按非小平面方式长大。在板片与棒状混合存在的组织中，通常，板片的扩展方向与热流方向一致，而棒状结构则与板片相垂直。当液相中的温度梯度减少或者长大速度增加时，棒状结构的比例将会增加。第10页,共34页，2024年2月25日，星期天*二、非平衡状态下的共晶共生区非平衡凝固过程，由于共晶生长动力学因素的影响，共晶组织有以下三种情况：1)共晶成分的合金，在冷速较快时，不一定能得到100％的共晶组织，而是得到亚共晶或过共晶2）有些非共晶成分的合金在冷速较