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1、2024/9/51第五章合金熔体的细化处理细化处理的目的：增加结晶晶核的数量。细化处理的目的：增加结晶晶核的数量。2024/9/521 细化原理一、均质生核理论一、均质生核理论临界晶核半径临界晶核半径均质生核速率均质生核速率显然，显然，T起重要作用起重要作用但但T过大，温度低影响原子扩散，反而使过大，温度低影响原子扩散，反而使I.L结晶潜热结晶潜热T过冷度过冷度二、非均质形核理论二、非均质形核理论2024/9/53形核形核XXXX底的条件：底的条件：尽可能小的接触角，尽可能小的接触角，错配度，错配度5%5%，界面能低。，界面能低。在合金熔体中有较高的稳定性。在合金熔体中有较高的稳定性。具有较大
2、的表面积和最佳的表面特性。具有较大的表面积和最佳的表面特性。三、结晶游离理论三、结晶游离理论枝晶生长过程中有颈缩现象。枝晶生长过程中有颈缩现象。枝晶生长过程中熔断，折断和游离现象。枝晶生长过程中熔断，折断和游离现象。 图图8-11直接外延生长直接外延生长同物质生核同物质生核接触角接触角2024/9/542 细化处理及应用分类分类：添加晶粒细化剂法添加晶粒细化剂法添加阻止生长剂法添加阻止生长剂法动力学方法动力学方法快速凝固法快速凝固法去除异质晶粒法去除异质晶粒法基于均质形核理论的热控法基于均质形核理论的热控法基于异质形核理论的细化法基于异质形核理论的细化法基于结晶游离形核理论的细化法基于结晶游离
3、形核理论的细化法2024/9/55一、基于均质形核理论的热控法一、基于均质形核理论的热控法1 1、熔体的快速冷却技术、熔体的快速冷却技术金属型铸造技术金属型铸造技术 冷却冷却v, T，Z，获得细小晶粒组织。，获得细小晶粒组织。雾化沉积技术雾化沉积技术 将熔体雾化为微滴再喷射成型的凝固技术。将熔体雾化为微滴再喷射成型的凝固技术。1972年，年，P&W公司采用雾化粉末冶金。公司采用雾化粉末冶金。图图8-13Ln-1000制成制成F100发动机涡轮盘！发动机涡轮盘！国内尚在攻关国内尚在攻关！单双辊技术单双辊技术 可以实现近可以实现近 冷却速度，细化组织。冷却速度，细化组织。 如非晶如非晶XX带带 宽
4、、厚带攻关问题。宽、厚带攻关问题。图图8-142024/9/56激光快速加工技术激光快速加工技术激光表面熔覆技术：激光表面熔覆技术：激光快速成型技术。激光快速成型技术。利用高能量密度利用高能量密度 局部熔化，再自激冷却局部熔化，再自激冷却 熔层，使熔层与基体存在超高温度梯度，形成细晶层，基元非晶层。熔层，使熔层与基体存在超高温度梯度，形成细晶层，基元非晶层。层粉层粉垂熔垂熔凝固凝固2024/9/572 2、熔体的深过冷技术、熔体的深过冷技术通过快速凝固通过快速凝固+熔体净化，使熔体达到大的过冷态。熔体净化，使熔体达到大的过冷态。快速降温，消除异质核心，形成极端非平衡凝固。快速降温，消除异质核心
5、，形成极端非平衡凝固。图图8-153 3、熔体的热速处理技术、熔体的热速处理技术 将熔体过热到液相线将熔体过热到液相线250350，然后再迅速冷却至浇注温度，然后再迅速冷却至浇注温度，进行浇注。进行浇注。目的目的：消除异质核心，增大结晶过冷度，细化组织。：消除异质核心，增大结晶过冷度，细化组织。2024/9/58二、基于异质形核理论的细化法二、基于异质形核理论的细化法向熔体中加入向熔体中加入细化剂细化剂形成晶核。形成晶核。同成份的合金细粉。同成份的合金细粉。具有异质晶核的合金。具有异质晶核的合金。通过反应形成异质晶核。通过反应形成异质晶核。条件：条件：晶格匹配、接触角小晶格匹配、接触角小尺寸小
6、、稳定、弥散尺寸小、稳定、弥散不带夹有害元素不带夹有害元素1、同成份的合金细粉、同成份的合金细粉2、具有异质晶核的合金、具有异质晶核的合金 Al液中，加入液中，加入TiBa，Nb Mg液中，加入液中，加入Zr合金、合金、Zr盐盐 Cu液中，加入液中，加入Ti、V、W3、通过反应可形成异质晶核的合金、通过反应可形成异质晶核的合金 Al液中，加液中，加Ti 加加Ti、B 2024/9/59三、基于结晶游离形核理论的细化方法三、基于结晶游离形核理论的细化方法1 1、液面振动细化法。、液面振动细化法。 图图8-21 图图8-222 2、电磁搅拌法、电磁搅拌法 电磁搅拌的时间、位置是重要因素。电磁搅拌的
7、时间、位置是重要因素。 图图8-243 3、斜板浇注法、斜板浇注法 图图8-254 4、振动铸型法、振动铸型法 折断枝晶，成为晶核，促成晶角。折断枝晶，成为晶核，促成晶角。四、孕育处理四、孕育处理 强制外加晶核强制外加晶核 图图8-27 图图8-28END2024/9/5108-21返回返回2024/9/5118-22返回返回2024/9/5128-24返回返回2024/9/5138-25返回返回2024/9/5148-27返回返回2024/9/5158-28返回返回2024/9/516返回返回8-152024/9/517返回返回8-132024/9/518返回返回8-142024/9/519返回返回8-11
