成分过冷分析.doc

成分过冷分析热过冷的概念：当液态金属中的实际温度低于纯金属的理论凝固温度时，就引起过冷。这种过冷称为热过冷。成分过冷的概念：在固溶体合金凝固时，由于固液界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷，称为成分过冷。这种过冷完全是由于界面前沿液相中的成分差别所引起的。温度梯度增大，成分过冷减小.由界面前方的实际温度和液相线温度分布两者共同决定。成分过冷不仅受热扩散的控制，更受溶质扩散的控制。成分过冷必须具备两个条件：第一是固液界面前沿溶质的富集而引起成分再分配；第二是固液界面前方液相的实际温度分布，或温度分布梯度必须达到一定的值。对合金而言，其凝固过程同时伴随着溶质再分配，液体的成分始终处于变化当中，液体中的溶质成分的重新分配改变了相应的固液平衡温度，这种关系有合金的平衡相图所规定。利用"成分过冷"判断合金微观的生长过程。在固相无扩散，液相有限扩散条件下的定向凝固过程中，保持平界面凝固的成分过冷判据为：,其中G为凝固界面前沿温度梯度，R为凝固速率，m为液相线斜率，k0为溶质平衡分配系数，w0为溶质浓度,D为溶质扩散系数。成分过冷对合金凝固组织形态的影响：随着成分过冷度从小变大，使界面成长形状从平直界面向胞状和树枝状发展。a无成分过冷时，界面的微小凸起会立即消失，从而维持平面生长；b窄成分过冷区间，界面微小凸起引起溶质在凸起沟槽内密集，进而使熔点下降,抑制凸起横向生长速度并形成一些由低熔点溶质汇集区所构成的网络状沟槽,凸起前端受成分过冷区窄的限制,不能自由生长,最后发展为胞状晶生长;c成分过冷区较宽时，胞状晶生长方向垂直于固-液界面，随着GL/R的减小，界面前方的成分过冷区逐渐加宽,胞状晶生成胞状树枝晶；d当成分过冷区很大时，凸出部分就能继续生长，同时在侧面产生分枝,形成二次轴，在二次轴上再长出三次轴，这样就形成树枝状组织。