《先进凝固技术1(西工大).》由会员分享，可在线阅读，更多相关《先进凝固技术1(西工大).（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、先进定向理论与技术 第1章 凝固的分类及其组织尺度 自然界中存在许多与凝固和熔化有关的现象； 金属材料成为所用材料之前一般要经历一次或一次以上的凝固过程。 1953年B.Chalmers等人提出成分过冷判据建立定量的凝固科学； 凝固科学与技术日益深入和丰富的内涵成为物理学科、化学学科、信 息学科等众多学科交叉的研究点； 利用凝固理论开发的凝固技术制备出的单晶涡轮叶片、半导体晶体、 非晶、微晶等各种组织和性能的结构和功能材料正广泛应用航空、信 息、通讯、汽车、能源等社会的各个方面； 各种凝固新技术和工艺也正经成为制备新材料和发展高新技术的重要 生长点。 1 前言 1、宇宙的起源 2、空气中烟的形
2、成，大气变化； 3、火山熔岩的凝结 4、冰棒的制备 单晶高温合金CMSX-2定向凝固界面形态 共晶合金中的凝固组织 铸件凝固中的组织示意图 1. 凝固是指液相冷却变化到固相的过程，是一 个从 各向同性变为各向异性的过程，涉及到一个液固 界面自由边界的迁移，热量导出，溶质传递的过 程。 2. 从相变的观点来看，其属于一级相变，有凝固潜 热的发生。 3. 凝固研究涉及到“三传”、电势方程、应力和应变 方程，界面演化的扰动方程等。 4. 凝固的尺度变化（原子尺度、微观尺度、介观尺 度和宏观尺度） 凝固的特征 1.1 凝固模式 图1-1 凝固结晶过程中涉及和需要考虑的各种物理过程 凝固是自由界面迁移中
3、的热和溶质传输的过程，也是一 个耦合扩散、热力学非平衡、结晶各向异性和对流多物理场 作用的科学问题。 凝固的两种生长模式 (a)限制性生长 (b) 非限制性生长 凝固中晶体的生长过冷度 T为整个系统的过冷度； TC为界面前沿溶质分凝造成的成分过冷； TE为弯曲界面和非平衡缺陷所造成的过冷； TK为动力学过冷； TT是热过冷。 (a) 限制性生长 (b) 非限制性生长 两种凝固生长模式中系统过冷度、温度与成分之间的关系 Constrained growth (directional solidification) (a) Planar (b) Cellular (c) Dendritic (b)
4、 Typical regular (normal) interface pattern observed in DS Typical irregular interface pattern observed in DS (a) Tilted dendritc (b) Degnerate (c) Seaweed 1.2 凝固中金属物性的变化及其组织尺度 图 电阻率与温度相关曲线 图 金属体积随温度变化曲线 动力学粘度与温度的变化关系 凝固组织尺度 1、我国制备的一些重要的晶体 2、制备晶体的设备 3、晶体加工的设备 简介 我国制备的一些非常重要的单晶体 Bridgeman method 提拉法
5、直拉法(丘克拉斯 基法)， Czochralshi method(process) 简称CZ） Czochralshi crystal pulling technique 问题： 1 凝固过程这会涉及到哪些物理过程？ 2 金属合金凝固可分为几种方式，它们分别与什么样的凝固 工艺相对应，并标明各过冷度成分之间的关系？ 参考文献 1W.A.Tiller. The Science of Crystallization: Microscopic Interfacial Phenomena, Cambridge University Press，1991，p133 2W.A.Tiller. The Science of Crystallization: Macroscopic Phenomena and Defect Generation, Cambridge University Press，1991，p114 3W.Kurz and D.J. Fisher. 毛协民，包冠乾等译. 凝固原理，西北工业大学出版 社，1987 4R.W.Chan主编，雷廷权等译. 金属与合金工艺，材料科学与技术丛书（第 15卷），科学出版社，1999，p4 问题与参考文献
