1、第六章液態金屬結晶的基本原理第六章 液態金屬結晶的基本原理液態金屬的結晶過程、生核過程晶體生長界面動力學過程單相合金的結晶 共晶合金的結晶 第六章液態金屬結晶的基本原理凝固結晶平衡結晶溫度或理論結晶溫度金屬由液態轉變為固態的過程。結晶是指從原子不規則排列的液態轉變為原子規則排列的晶體狀態的過程。第六章液態金屬結晶的基本原理凝固結晶平衡結晶溫度或理論結晶溫度通常把金屬從液態轉變為固體晶態的過程稱為一次結晶。通常把金屬從液態轉變為固體晶態的過程稱為一次結晶。而把金屬從一種固體晶態轉變為另一種固體晶態的過程而把金屬從一種固體晶態轉變為另一種固體晶態的過程稱為二次結晶或重結晶。稱為二次結晶或重結晶。

2、第六章液態金屬結晶的基本原理結晶過程宏觀現象過冷結晶潛熱鑄件典型的幾種組織第六章液態金屬結晶的基本原理第一節第一節 液態金屬的結晶過程、形核過程液態金屬的結晶過程、形核過程一、液態金屬結晶的熱力學條件 金屬結晶是一個降低體系自由能的自 發進行的過程0)(STGp等壓條件下，體系自由能隨溫度升高而降低，且液態金屬自由能隨溫度降低的趨勢大于固態金屬。第六章液態金屬結晶的基本原理純金屬液、固兩相自由能隨溫度的變化第六章液態金屬結晶的基本原理 在熔點附近凝固時，熱焓和熵值隨溫度的變化可忽略不計，則有：000,:vmmvmmGLT STTGLST ，當時，故v00(1)mmLTTGLTT即過冷度式中：,

3、0TTT第六章液態金屬結晶的基本原理VmmTGLT兩相自由能差潛熱結晶溫度過冷度 過冷度T為金屬凝固的驅動力，過冷度越大，凝固驅動力越大；金屬不可能在TTm時凝固。第六章液態金屬結晶的基本原理二、液態金屬的結晶過程GdGLGS0原子位置aGdGv凝固過程的吉布斯自由能的變化第六章液態金屬結晶的基本原理金屬結晶微觀過程形核長大形成多晶體兩個過程重疊交織第六章液態金屬結晶的基本原理均勻形核非均勻形核是指完全依靠液態金屬中的晶胚形核的過程，液相中各區域出現新相晶核的幾率都是相同的。三、生核過程第六章液態金屬結晶的基本原理是指晶胚依附于液態金屬中的固態雜質表面形核的過程。均勻形核非均勻形核生核過程第六

4、章液態金屬結晶的基本原理SGVGV23434rGrGV（一）（一）均質形核均質形核1.能量的變化能量的變化第六章液態金屬結晶的基本原理2.第六章液態金屬結晶的基本原理3.第六章液態金屬結晶的基本原理 臨界形核功相當于表面能的臨界形核功相當于表面能的1/31/3，這意，這意味著固、液之間自由能差只能供給形成味著固、液之間自由能差只能供給形成臨界晶核所需表面能的臨界晶核所需表面能的2/32/3，其余，其余1/31/3的的能量靠能量起伏來補足。能量靠能量起伏來補足。第六章液態金屬結晶的基本原理GdGLGS0原子位置aGdGm凝固過程的吉布斯自由能的變化LS31LS32第六章液態金屬結晶的基本原理第六

5、章液態金屬結晶的基本原理第六章液態金屬結晶的基本原理形核率是指單位時間內單位體積液體中形成晶核的數量。用NN1*N2表示。形核功影響原子擴散能力急冷非晶態材料第六章液態金屬結晶的基本原理均質形核的臨界過冷度0.180.20Tm自發形核的形核率：一般情況下，純金屬的形核率隨過冷度的增加而增大第六章液態金屬結晶的基本原理（二）非均質形核cosLL)cos1 (221rS222sinrS )coscos32(3133rV第六章液態金屬結晶的基本原理3coscos32)cos()sin()cos1 (2)(sin2()sin(330220221rrrdrVrrdrArA3coscos32)cos()s

6、in()cos1 (2)(sin2()sin(330220221rrrdrVrrdrArA3coscos32)cos()sin()cos1 (2)(sin2()sin(330220221rrrdrVrrdrArA3coscos32)cos()sin()cos1 (2)(sin2()sin(330220221rrrdrVrrdrArA3coscos32)cos()sin()cos1 (2)(sin2()sin(330220221rrrdrVrrdrArA第六章液態金屬結晶的基本原理1.非均質形核SVGGVG221SSSGLLS)4coscos32)(434(323LVrGrGTLTGrmmLVL

7、k2232123coscos4()34kkLGr3*23coscos( )GG( )4ff 非均 第六章液態金屬結晶的基本原理第六章液態金屬結晶的基本原理第六章液態金屬結晶的基本原理非均質形核、均質形核過冷度與形核率 非均質形核與均質形核時臨界非均質形核與均質形核時臨界曲率半徑大小相同，但球缺的曲率半徑大小相同，但球缺的體積比均質形核時體積小得多。體積比均質形核時體積小得多。所以，液體中晶坯附在適當的所以，液體中晶坯附在適當的基底界面上形核，體積比均質基底界面上形核，體積比均質臨界核體積小得多時，便可達臨界核體積小得多時，便可達到臨界曲率半徑，因此在較小到臨界曲率半徑，因此在較小的過冷度下就可

8、以得到較高的的過冷度下就可以得到較高的形核率。形核率。 T*T*IheIheIhoT* IT第六章液態金屬結晶的基本原理2.1）第六章液態金屬結晶的基本原理第六章液態金屬結晶的基本原理2）固態基面結構的影響）固態基面結構的影響LLcos第六章液態金屬結晶的基本原理界面共格對應原則界面共格對應原則scc減少界面張力，原子排列方式相似，原子間距相近，則它們之間的界面張力就越小第六章液態金屬結晶的基本原理第六章液態金屬結晶的基本原理粗糙度要大粗糙度要大)2高溫穩定性好高溫穩定性好分散性好分散性好)4)3高溫穩定性好高溫穩定性好、分散性好、分散性好)43意圖不同曲面襯底上形核示形核劑的選擇1）界面共格

9、對應原則第六章液態金屬結晶的基本原理 液態金屬在外界動力學因素的激勵下也可能在更小的過冷度下導致生核。動力學激勵使液體內部產生眾多的孔穴，當孔穴崩潰時周圍的液體必然進去補充，這時流動的動量將產生很高的壓力，從而引起T0改變。克拉布龍公式：（三） 動力生核00()LSdTpT VVdpL 一般：VL-VS0 相當于提高過冷度第六章液態金屬結晶的基本原理第二節 晶體生長界面動力學過程 晶核形成之后不斷長大的過程晶體的生長影響因素：固-液界面生長的動力學過程（界面結構+生長機理）固-液界面前沿液體中的溫度條件（傳熱）對合金，界面前沿液體的濃度分布（傳質）第六章液態金屬結晶的基本原理一、晶體生長中固-

10、液界面原子遷移界面上始終存在著從液體和固體方面的原子在具有大于激活能的能量時，躍過界面并在另一表面“定居”的情況，兩個相反方向的原子遷移過程同時存在。當凝固速度大于熔化速度時，晶體才能生長，此時界面溫度低于熔點動力學過冷度kmiTTT第六章液態金屬結晶的基本原理二、固二、固- -液界面的微觀結構液界面的微觀結構 粗糙界面：界面固相一側的點陣位置只有約粗糙界面：界面固相一側的點陣位置只有約50%被固相原被固相原子所占據，形成坑坑洼洼、凹凸不平的界面結構。子所占據，形成坑坑洼洼、凹凸不平的界面結構。 粗糙界面也稱粗糙界面也稱“非小晶面非小晶面”或或“非小平面非小平面”。 光滑界面：界面固相一側的點

11、陣位置幾乎全部為固相原子光滑界面：界面固相一側的點陣位置幾乎全部為固相原子所占滿，只留下少數空位或臺階，從而形成整體上平整光所占滿，只留下少數空位或臺階，從而形成整體上平整光滑的界面結構。滑的界面結構。 光滑界面也稱光滑界面也稱“小晶面小晶面”或或“小平面小平面”。第六章液態金屬結晶的基本原理粗糙界面與光滑粗糙界面與光滑界面是在原子尺界面是在原子尺度上的界面差別，度上的界面差別，注意要與凝固過注意要與凝固過程中固液界面程中固液界面形態差別相區別，形態差別相區別，后者尺度在后者尺度在m m 數量級。數量級。第六章液態金屬結晶的基本原理界面結構類型的判據界面結構類型的判據 如何判斷凝固界面的微觀結

12、構？如何判斷凝固界面的微觀結構？ 這取決于晶體長大時的熱力學條件。這取決于晶體長大時的熱力學條件。設晶體內部原子配位數為設晶體內部原子配位數為，界面上（某一，界面上（某一晶面）的配位數為晶面）的配位數為，晶體表面上，晶體表面上N個原子個原子位置有位置有NA個原子（個原子（ ），則在熔），則在熔點點Tm時，單個原子由液相向固時，單個原子由液相向固-液界面的固液界面的固相上沉積的相對自由能變化為：相上沉積的相對自由能變化為：NNxA(1)ln(1)ln(1)mAmmLGxxxxxxNkTkT )1ln()1 (ln)1 (xxxxxax 被稱為被稱為Jackson因子，因子， 2的物質，凝固時固的

13、物質，凝固時固-液液界面為粗糙面，因為界面為粗糙面，因為x=0.5（晶體表面有一半空缺位置）（晶體表面有一半空缺位置）時有一個極小值，即自由能時有一個極小值，即自由能最低。大部分金屬屬此類；最低。大部分金屬屬此類；()mmmLSak TR以上是Jackson第六章液態金屬結晶的基本原理 凡屬凡屬 5的物質凝固時界的物質凝固時界面為光滑面，面為光滑面， 非常大時，非常大時，GA的兩個最小值出現在的兩個最小值出現在x0或或1處（晶體表面位置處（晶體表面位置已被占滿）。有機物及無已被占滿）。有機物及無機物屬此類；機物屬此類； =25的物質，常為多種的物質，常為多種方式的混合，方式的混合，Bi、Si、

14、Sb等屬于此類。等屬于此類。第六章液態金屬結晶的基本原理界面結構與熔融熵界面結構與熔融熵熔融熵越小，越容易成為粗糙界面。熔融熵越小，越容易成為粗糙界面。因此固因此固-液微觀界面究竟是粗糙面還是光滑面主要取決于液微觀界面究竟是粗糙面還是光滑面主要取決于合金系統的熱力學性質。合金系統的熱力學性質。()mmmLSak TR界面結構與晶面族界面結構與晶面族 根據根據 當固相表面為密排晶面時，當固相表面為密排晶面時， 值高，如面心值高，如面心立方的（立方的（111）面，）面， 對于非密排晶面，對于非密排晶面， 值低，如面心立方的值低，如面心立方的（001）面，）面， 。 值越低，值越低， 值越小。這說明

15、非密排晶面值越小。這說明非密排晶面作為晶體表面（液作為晶體表面（液-固界面）時，容易成為粗糙界面。固界面）時，容易成為粗糙界面。mkTHam5 . 012633. 0第六章液態金屬結晶的基本原理界面結構與冷卻速度及濃度界面結構與冷卻速度及濃度 過冷度大時，生長速度快，界面的原子層數較多，過冷度大時，生長速度快，界面的原子層數較多，容易形成粗糙面結構。小晶面界面，過冷度容易形成粗糙面結構。小晶面界面，過冷度T增增大到一定程度時，可能轉變為非小晶面。過冷度大到一定程度時，可能轉變為非小晶面。過冷度對不同物質存在不同的臨界值，對不同物質存在不同的臨界值， 越大的物質，越大的物質，變為粗糙變為粗糙 面

16、的臨界過冷度也就越大。面的臨界過冷度也就越大。 如：白磷在低長大速度時（小過冷度如：白磷在低長大速度時（小過冷度T）為小晶面界）為小晶面界面，在長大速度增大到一定時，卻轉變為非小晶面。面，在長大速度增大到一定時，卻轉變為非小晶面。合金的濃度有時也影響固合金的濃度有時也影響固-液界面的性質。液界面的性質。第六章液態金屬結晶的基本原理三、界面的生長機理和生長速度三、界面的生長機理和生長速度 上述固上述固-液界面的性質（粗糙面還是光滑液界面的性質（粗糙面還是光滑面），決定了晶體長大方式的差異。面），決定了晶體長大方式的差異。第六章液態金屬結晶的基本原理 1、連續長大、連續長大 粗糙面的界面結構，許多

17、位置均可為原子著落，液相粗糙面的界面結構，許多位置均可為原子著落，液相擴散來的原子很容易被接納與晶體連接起來。由于前擴散來的原子很容易被接納與晶體連接起來。由于前面討論的熱力學因素，生長過程中仍可維持粗糙面的面討論的熱力學因素，生長過程中仍可維持粗糙面的界面結構。只要原子沉積供應不成問題，可以不斷地界面結構。只要原子沉積供應不成問題，可以不斷地進行進行“連續長大連續長大”。其生長方向為界面的法線方向，即垂直于界面生長。其生長方向為界面的法線方向，即垂直于界面生長。第六章液態金屬結晶的基本原理kTR度度晶晶體體長長大大時時動動力力學學過過冷冷生生長長速速度度kkTTR1系系度度與與動動力力學學過

18、過冷冷度度的的關關連連續續生生長長時時晶晶體體生生長長速速第六章液態金屬結晶的基本原理2、臺階方式長大（側面長大）光滑界面在原子尺度界面是光滑的，單個原子光滑界面在原子尺度界面是光滑的，單個原子與晶面的結合較弱，容易脫離。只有依靠在界與晶面的結合較弱，容易脫離。只有依靠在界面上出現臺階，然后從液相擴散來的原子沉積面上出現臺階，然后從液相擴散來的原子沉積在臺階邊緣，依靠臺階向側面長大。故又稱在臺階邊緣，依靠臺階向側面長大。故又稱“側面長大側面長大”。第六章液態金屬結晶的基本原理“側面長大側面長大” 方式的三種機制方式的三種機制（1）二維晶核機制：臺階在界面鋪滿后即消失，要進一步長大仍須）二維晶核

19、機制：臺階在界面鋪滿后即消失，要進一步長大仍須 再產生二維晶核；再產生二維晶核；（2）螺旋位錯機制：這種螺旋位錯臺階在生長過程中不會消失；）螺旋位錯機制：這種螺旋位錯臺階在生長過程中不會消失；（3）孿晶面機制：長大過程中溝槽可保持下去，長大不斷地進行。）孿晶面機制：長大過程中溝槽可保持下去，長大不斷地進行。第六章液態金屬結晶的基本原理LS二二維維晶晶核核臺臺階階孕孕育育期期kTRkTbeR2的的關關系系與與時時依依靠靠二二維維晶晶核核臺臺階階生生長長kTR第六章液態金屬結晶的基本原理kTR23kTR的的關關系系與與時時依依靠靠螺螺型型位位錯錯臺臺階階生生長長kTR晶體長大速度晶體長大速度1、連

20、續長大、連續長大2、二維晶核臺階長大、二維晶核臺階長大3、螺旋位錯臺階長大、螺旋位錯臺階長大21mkmTRTHDRkTbRexp22233kTR第六章液態金屬結晶的基本原理四、晶體的生長方向和生長表面生長方向與熱流方向平行粗糙界面：顯微尺度有著光滑的表面液相原子容易向排列松散的晶面上堆砌，因而在相通的過冷度下，松散面的生長速度比密排面的生長速度大，結果晶體表面逐漸為光滑界面：密排面覆蓋；另外，密排面的界面能最低，所以這種生長符合能量最低原則。第六章液態金屬結晶的基本原理第三節 單相合金的結晶單相合金：結晶過程只析出一相；其中純金屬是特例。多相合金：結晶過程析出兩個以上新相的合金。第六章液態金屬

21、結晶的基本原理一、固-液界面前方的局部溫度分布第三節 單相合金的結晶 *KLT xTTG x第六章液態金屬結晶的基本原理二、單相合金結晶過程中的溶質再分配1. 溶質再分配現象的產生 溶質再分配產生原因：熱力學特性 平衡圖 界面兩側溶質成分的分離。溶質再分配具體形式：與傳質過程的動力學因素密切相關。第六章液態金屬結晶的基本原理2. 平衡分配系數與界面平衡假設 溶質平衡分配系數 為恒溫下固相溶質濃度 與液相溶質濃度 達到平衡時的比值，二元合金中的 可由平衡狀態圖的液相線與固相線給出，即：SCLC0kLSCCk 00k第六章液態金屬結晶的基本原理 結晶是一個非平衡過程，界面不可能處于絕對的平衡狀態。

22、但單相合金大多為連續生長，可以忽略原子通過界面的阻力。而認為單相合金的生長僅取決于熱的傳輸和質的傳遞界面處固、液兩相始終處于局部平衡狀態中。 第六章液態金屬結晶的基本原理10LSCCk0CSCLCC固固液液凝固方向凝固方向平衡凝固條件下的溶質分配系數平衡凝固條件下的溶質分配系數第六章液態金屬結晶的基本原理3. 平衡結晶時的溶質再分配 平衡凝固是指液、固相溶質成分完全達到平衡狀態圖對應溫平衡凝固是指液、固相溶質成分完全達到平衡狀態圖對應溫度的平衡成分，即固、液相中成分均能及時充分度的平衡成分，即固、液相中成分均能及時充分擴散均勻擴散均勻。開始（開始（ T=TL）時：）時： CS = K0C0 C

23、L= C0凝固過程凝固過程( ( T = T* ) )中，固中，固- -液界面上成分為：液界面上成分為：sCCSLLCC 固、液相質量分數固、液相質量分數 fs 、fL與固液相成分間關系式：與固液相成分間關系式： 1)(0LSLLSffCfCfCSSSfKCKC)1(1000 凝固終了時，固相成分均勻地為凝固終了時，固相成分均勻地為: CS = C0第六章液態金屬結晶的基本原理4. 非平衡結晶的溶質再分布（1） 固相中無擴散，液相中均勻混合（1）液相充分混合均勻時的溶質再分）液相充分混合均勻時的溶質再分配配該情況下溶質在固相中沒有擴散，而該情況下溶質在固相中沒有擴散，而在液相中充分混合均勻在液

24、相中充分混合均勻。起始凝固時與平衡凝固時相同：起始凝固時與平衡凝固時相同：C S = K 0C 0 ，C L = C 0)1(000)1 (KSSfCKC)1(00KLLfCC凝固過程中固液界面上的成凝固過程中固液界面上的成分為（分為（Scheil公式公式 ）：LssSLCdfdfCC)1 ()(*因因接著凝固時由于固相中無擴散，接著凝固時由于固相中無擴散，成分沿斜線由成分沿斜線由K0C0逐漸上升。逐漸上升。第六章液態金屬結晶的基本原理 隨著固相分數（隨著固相分數（fs）增加，凝固）增加，凝固界面上固、液相中的溶質含量均界面上固、液相中的溶質含量均增加，因此已經凝固固相的平均增加，因此已經凝固

25、固相的平均成分比平衡的要低。成分比平衡的要低。 當溫度達到平衡的固相線時，勢當溫度達到平衡的固相線時，勢必仍保留一定的液相（杠桿原必仍保留一定的液相（杠桿原理），甚至達到共晶溫度理），甚至達到共晶溫度TE時仍時仍有液相存在。這些保留下來的液有液相存在。這些保留下來的液相在共晶溫度下將在凝固末端形相在共晶溫度下將在凝固末端形成部分共晶組織。成部分共晶組織。 第六章液態金屬結晶的基本原理K0對合金凝固組織成分偏析的影響（自左向右定向凝固）對合金凝固組織成分偏析的影響（自左向右定向凝固）11000 xeKKCCLDRL凝固穩定狀態階段富集層溶質分布規律（指數衰減曲線）：凝固穩定狀態階段富集層溶質分布

26、規律（指數衰減曲線）：（2）液相只有有限擴散時的溶質再）液相只有有限擴散時的溶質再分配分配凝固過程分為三個階段凝固過程分為三個階段： 最初過渡區最初過渡區 穩定態區穩定態區 最后過渡區最后過渡區 當當 時，時，CL(x)C0降到降到:稱為溶質富集層的稱為溶質富集層的“特征距離特征距離”。RDxLeKC1)11(00X 特征距離特征距離第六章液態金屬結晶的基本原理液相只有有限擴散凝固條件下溶質再分配曲線的形狀受凝固速度曲線的形狀受凝固速度R、溶質在液相中的擴散系數、溶質在液相中的擴散系數DL、分配常數、分配常數K0影響，影響，R越大，越大，DL越小，越小，K0越小，越小，則在固則在固-液界面前沿

27、溶質富集越嚴重，曲線越陡峭。液界面前沿溶質富集越嚴重，曲線越陡峭。 另外，最初過渡區的長度取決于另外，最初過渡區的長度取決于K0、R、DL的值，的值，K0越大、越大、R越大或越大或DL越小，則最初過渡區越短；最后越小，則最初過渡區越短；最后過渡區長度比最初過渡區的要小得多，與溶質富集層過渡區長度比最初過渡區的要小得多，與溶質富集層的的“特征距離特征距離”的數量級相同。的數量級相同。 第六章液態金屬結晶的基本原理（3）液相中部分混合）液相中部分混合時的溶質再分配時的溶質再分配 在部分混合情況下，固在部分混合情況下，固-液界面處的液相中存在一擴散邊液界面處的液相中存在一擴散邊界層，在邊界層內只靠擴

28、散傳質（靜止無對流），在邊界層以界層，在邊界層內只靠擴散傳質（靜止無對流），在邊界層以外的液相因有對流作用成分得以保持均一。外的液相因有對流作用成分得以保持均一。 液相充分大時邊界層寬度液相充分大時邊界層寬度 N 內任意一點內任意一點x液相成分液相成分 ：當液相不是充分大當液相不是充分大 時：時：NLLDRXDRLLeeCCCC11100NLDRXDRLLLLeeCCCC111液相部分混合達穩態時液相部分混合達穩態時C*s及及C*L值：值：NLDRLeKKCC)1(000NLDRSeKKKCC)1(0000第六章液態金屬結晶的基本原理 圖圖11-3單向凝固時鑄棒內溶質的分布單向凝固時鑄棒內溶質

29、的分布 第六章液態金屬結晶的基本原理三、固液界面前方熔體的過冷狀態 1. 溶質富集引起界面前方熔體凝固溫度的變化 LDR0000Lekk11mCTxT LRD0L0001 kTxTmC1ek第六章液態金屬結晶的基本原理2. 熱過冷與成分過冷熱過冷：僅由熔體實際溫度分布所決定的過冷狀態 成分過冷：由溶質再分配導致界面前沿熔體成分及 其凝固溫度發生變化而引起的過冷。由 界面前方的實際溫度和熔體內的液相線 溫度分布兩者共同決定。 第六章液態金屬結晶的基本原理第六章液態金屬結晶的基本原理第六章液態金屬結晶的基本原理第六章液態金屬結晶的基本原理“成分過冷”條件和判據 “成分過冷成分過冷”的形成條件分的形

30、成條件分析析 （K01 情況下情況下) ： 界面前沿形成溶質富集層界面前沿形成溶質富集層 液相線溫度液相線溫度TL(x)隨隨x增大上升增大上升 當當GL（界面前沿液相的實際溫度梯度）（界面前沿液相的實際溫度梯度）小于液相線的斜率時，即小于液相線的斜率時，即: 出現出現“成分過冷成分過冷” 。a)C%CL*=C0/k0CS=C0mLTSTMCL(X)b)XXC0CL*CS*Ti界面界面c)C%T成分過冷 區T2實 際T1實 際TL(X)0)(xLLxxTG00011) (xDRLmLLeKKCmTxT第六章液態金屬結晶的基本原理第六章液態金屬結晶的基本原理液相中只有有限擴散時形成液相中只有有限擴

31、散時形成“成分過冷成分過冷”的判的判據據液相部分混合時形成液相部分混合時形成“成分過冷成分過冷”的判據的判據 000L)1 (RG KKDCmLLNLDRLLLeKKDCm00L11RG 由判據由判據 可可見，下列條件有助于形成見，下列條件有助于形成“成分過冷成分過冷”： 液相中溫度梯度小（液相中溫度梯度小（G L小）；小）； 晶體生長速度快，晶體生長速度快，R大；大； m L大，即陡的液相線斜率；大，即陡的液相線斜率； 原始成分濃度高，原始成分濃度高，C 0大；大； 液相中溶質擴散系數液相中溶質擴散系數 D L低；低； K 01 時，時，K 0 小；小；K 01 時，時，K 0 大大000L

32、)1 (RG KKDCmLL工藝因素工藝因素材料因素材料因素第六章液態金屬結晶的基本原理“成分過冷成分過冷”的過冷度的過冷度 以液相只有擴散的情況為例：以液相只有擴散的情況為例： “成分過冷成分過冷”區的最大過冷度：區的最大過冷度：“成分過冷成分過冷”出現的區域寬度：出現的區域寬度： )1 (ln1 )1 (000000maxKDGKCmRRDGKKCmTLLLLLL20020)1 (22XRkCmGDkRDLLL第六章液態金屬結晶的基本原理四、界面前方過冷狀態對結晶過程的影響1.熱過冷對純金屬凝固的影響第六章液態金屬結晶的基本原理2.成分過冷對一般單相合金結晶過程影響 （1）無成分過冷的平面生長 （2）窄成分過冷的胞狀生長 （3）寬成分過冷下的枝晶生長 當合金成分一致時，隨 值的減少，晶體形態由平面晶向胞狀晶向胞狀樹枝晶、柱狀樹枝和等軸樹枝晶轉變。/LGR第六章液態金屬結晶的基本原理第六章液態金屬結晶的基本原理第六章液態金屬結晶的基本原理第六章液態金屬結晶的基本原理鋁合金隨成分過冷度的增加，凝固界面形態的演變過程a)平界面b)痘點狀界面c)狹長胞狀界面d)不規則胞狀界面e)六角形胞晶f)樹枝晶第六章液態金屬結