3.3 晶粒大小的控制
控制晶粒大小的方法
控制晶粒大小的方法晶粒是材料中最小的可识别的晶体结构单元，晶粒的大小对材料的力学性能、导电性能、磁性能、耐腐蚀性能等具有重要影响。
因此，控制晶粒大小是材料制备中的一个重要方面。
下面将介绍几种常用的控制晶粒大小的方法：1. 热处理方法：热处理是一种常用的控制晶粒大小的方法。
通过控制材料的加热温度、保温时间以及冷却速率等参数，可以对晶粒的尺寸进行调控。
一般来说，高温下晶粒的生长速度较快，低温下晶粒的生长速度较慢。
因此，可以通过热处理的方式控制材料的晶粒尺寸。
2. 拉伸方法：在金属材料的加工过程中，可以通过拉伸的方法来控制晶粒的大小。
拉伸过程中，材料会受到拉伸应力，晶粒会在应力的作用下变形、分裂、再结晶。
通过控制拉伸应力的大小和作用时间，可以实现对晶粒的精确控制。
3. 添加外界元素：通过向材料中添加外界元素，可以有效控制晶粒的尺寸。
添加外界元素可以改变材料的晶界能、溶解度和晶核密度等特性，从而影响晶粒的生长行为。
常用的添加元素有Al、Mg、Cu等，这些元素可以形成固溶体、沉淀相或形成特殊的晶核，从而控制晶粒的尺寸。
4. 界面动力学方法：通过界面动力学方法可以控制晶界的迁移、再结晶和晶粒长大等过程，从而控制晶粒的尺寸。
界面动力学方法主要包括晶界迁移和晶粒长大机制的控制等。
晶界迁移是指晶界的运动和变形，晶粒长大机制是指晶粒体积的增大。
通过控制这两个过程，可以对晶粒的尺寸进行控制。
总结起来，控制晶粒大小的方法主要包括热处理方法、拉伸方法、添加外界元素和界面动力学方法等。
通过这些方法，可以在材料制备过程中精确控制晶粒的尺寸，从而调控材料的性能。
值得注意的是，不同材料的晶粒大小控制方法可能有所不同，需要根据具体材料的特点选择合适的方法。
此外，未来随着科学技术的不断发展，可能还会有更多新的方法出现来控制晶粒的尺寸。
晶粒细化的控制方法
通过采用工艺方法控制可使金属材料的晶粒细化、均匀，从而提高材料的强度、韧性和塑性，更好适应工程项目对材料的要求。
对于晶粒细化，目前的控制方法有：1、氧化物冶金技术基本原理是利用钢中形成较早、且分布均匀，氧化物作为钢中硫化物、氮化物和碳化物等析出物的非均质形核核心，并通过控制这些析出物的位置和分布，完成对晶粒成长的控制，然后利用钢中的复合夹杂物来诱导晶内针状铁素体形核来细化材料的组织。
该方法的关键是如何在钢中获得细小的夹杂物。
首先，必须提高钢液的纯净度，并且去除钢液中已生成的各种较大颗粒的非金属夹杂物;其次，为了确保获得细小的第二相粒子，以保证第二相粒子能够在固态下析出，应将各种夹杂物生成元素的浓度积控制在固相线的平衡浓度积以下。
获得第二相离子的方法有内部析出法和外部加入法。
前者利用钢中析出物作为非均质形核核心的原来来细化组织，后者通过在材质外部添加第二相粒子的方法对组织细化。
2、TMCP工艺TMCP工艺包括控制轧制工艺和轧制后的控制冷却工艺2个阶段，它主要是通过控制轧制温度和轧制后的冷却速度，以及冷却的开始温度和终止温度来控制高温奥氏体的组织形态和相变过程，目的是细化奥氏体晶粒组织，增加奥氏体的位错密度，提高铁素体的形核率来细化相变后的组织，从而达到细化组织和提高力学性能的目的。
3、HIP工艺与弛豫技术1)HIP工艺是在常规TMCP工艺的基础上发展起来的，它主要是增加钢中Nb的含量。
由于Nb除了具有阻止奥氏体再结晶和细化铁素体晶粒的作用以外，它还具有显著提高钢的再结晶和细化铁素体晶粒的作用以外，它还具有显著提高钢的再结晶终止温度和降低相变温度的作用，因此，通过HIP技术可以显著提高管线钢的终轧温度，然后配以较快的冷却速度，从而得到细小的针状铁素体组织，从而细化晶粒。
2)为了满足高级别材质高强度高韧性的同时并具有高塑性这一发展趋势，开发了弛豫技术。
这种技术的关键是将终轧后的钢板空冷一段时间，使钢板在入水前的温度降低到Ar3以下30-50℃，生成一定量的先共析铁素体，最后通过一定冷速的水冷，得到先共析铁素体和贝氏体/MA的双相组织，从而极大提高管线钢的强度、塑性及韧性。
控制晶粒度的方法
控制晶粒度的方法晶粒度是材料科学中一个重要的性质之一，它直接影响材料的力学性能、导电性能、磁性能等。
因此，控制晶粒度是材料研究中的一个重要课题。
本文将介绍几种常见的控制晶粒度的方法。
1. 热处理热处理是一种常见的控制晶粒度的方法。
通过控制材料的加热温度、保温时间等条件，可以使晶粒逐渐长大。
晶粒的长大过程遵循奥斯特沃德生长定律，即晶粒长大的速率与晶粒大小成反比。
因此，晶粒越大，其生长速率越慢。
通过热处理可以得到不同晶粒度的材料，从而实现对材料性能的调控。
2. 化学合成化学合成是一种常用的制备纳米材料的方法，同时也可以控制晶粒度。
在化学合成过程中，通过控制反应条件、添加剂等，可以控制晶粒的大小和组成。
例如，通过调节反应温度和反应时间，可以制备出晶粒大小均匀、尺寸可控的纳米材料。
3. 机械合金化机械合金化是一种通过高能球磨等方法制备纳米材料的技术。
在机械合金化过程中，材料经过高能球磨等机械力作用，使晶粒不断碾压、断裂、重组，从而实现晶粒的细化。
机械合金化技术可以制备出晶粒尺寸在几纳米至几十纳米之间的纳米材料。
4. 轧制轧制是一种通过机械力作用对材料进行加工的方法。
在轧制过程中，通过不断的轧制和拉伸，可以使材料中的晶粒逐渐细化。
此外，轧制还可以使晶粒形状变形，从而改变晶界的形态和数量，从而影响材料性能。
5. 离子注入离子注入是一种通过将离子注入到材料中来改变材料性质的方法。
在离子注入过程中，离子通过高能束流的作用，进入材料中与其原子发生相互作用，从而引起材料的结构和性质的变化。
离子注入可以实现对材料晶粒度的控制。
总之，控制晶粒度是材料研究中的一个重要课题。
通过热处理、化学合成、机械合金化、轧制、离子注入等方法，可以实现对晶粒的控制和调控，从而得到不同晶粒度的材料，满足不同应用的需求。
未来，随着科技的不断进步，控制晶粒度的技术将会越来越成熟，为材料科学的发展带来更多的可能性。
抑制晶粒长大的方法
抑制晶粒长大的方法晶粒长大是指晶体中晶粒尺寸的增大，通常是由于结晶过程中的温度变化或晶体生长速率不均匀等原因引起的。
晶粒长大会影响材料的性能和微观结构，因此在材料制备和加工过程中，抑制晶粒长大是一个重要的问题。
本文将介绍一些常见的抑制晶粒长大的方法。
1. 温度控制温度是影响晶粒长大的主要因素之一。
晶粒长大通常在高温下发生，因此通过控制温度可以有效抑制晶粒长大。
一种常用的方法是采用温度梯度结晶，即在结晶过程中设置温度梯度，使晶粒在温度梯度的作用下得以控制生长，从而抑制晶粒长大。
2. 添加抑制剂添加抑制剂是另一种常见的抑制晶粒长大的方法。
抑制剂可以通过与晶体表面发生化学反应，改变晶体表面能，从而减缓晶粒的生长速度。
例如，在金属材料的制备过程中，常用的抑制剂有钛、锆等元素，它们可以与晶体表面发生反应形成稳定的化合物，从而抑制晶粒长大。
3. 界面控制界面控制是一种有效的抑制晶粒长大的方法。
通过在晶体界面上引入各种界面结构、界面缺陷或界面能量，可以有效地阻止晶粒的生长。
例如，在陶瓷材料的制备过程中，可以通过控制添加剂的含量和选择合适的添加剂，来调控晶体的界面结构和能量，从而抑制晶粒长大。
4. 应力控制应力是影响晶粒长大的重要因素之一。
通过引入外部应力或内部应力，可以有效地抑制晶粒长大。
外部应力可以通过加工和热处理等手段施加在晶体上，从而改变晶粒的形态和尺寸，从而抑制晶粒长大。
内部应力可以通过合金元素的选择和添加来引入，从而改变晶粒的位错密度和分布，从而抑制晶粒长大。
5. 控制晶体形态晶体的形态对晶粒长大有很大的影响。
通过控制晶体的形态，可以有效地抑制晶粒长大。
例如，在陶瓷材料的制备过程中，可以通过控制原料的粒度和形状，以及控制结晶过程中的溶液浓度和pH值等因素，来控制晶体的形态，从而抑制晶粒长大。
抑制晶粒长大是材料制备和加工过程中一个重要的问题。
通过温度控制、添加抑制剂、界面控制、应力控制和控制晶体形态等方法，可以有效地抑制晶粒长大，从而改善材料的性能和微观结构。
晶粒尺寸的控制
1、形核率
均匀形核 形核率N受两个矛盾的因素控制，一方面随过冷度增大， rc、ΔGc 减小，有利于形核；另一方面随过冷度增大， 原子从液相向晶胚扩散的速率降低，不利于形核。形核 率可用下式表示： Gc GA - RT RT N N1N2 KVe e
(式中 N 为总形核率， N1 为受形核功影响的形核率因子; N2 是受扩散影响的形核率因子。
v g v1Tk
• 其中v1为材料相关的比例常数， 单位是m / s ·K。凝固时晶体的 长大速度还受所释放潜热的传导 速度控制，对于具有粗糙界面的 晶体材料，其结晶潜热一般较小， 因此，连续生长时的长大速度较 高。
晶体的长大速率
• 对于二维形核生长方式而言，晶体 的生长是不连续的，相应的平均长 b 大速率可表示为， v g v 2 exp( ) • 其中v2和b均为常数。当 Tk 很小时， vg非常小，这是因为二维形核所需 形核功较大，且二维晶核需达到一 定临界尺寸后才能进一步扩展。 • 藉螺型位错生长方式的平均长大速 率可表示为，
4.5凝固动力学和晶粒尺寸
材料的凝固速度指的是凝固时固相体积随时间的增长率， 它是由形核速度和晶体长大速度两个因素决定的。 形核速度又称形核率，指的是单位体积的液相中，在单位 时间内所形成的晶核数目，用N来表示（1 /m-2 ·s）。 晶体长大速度通常指的是晶体的长大线速度，用vg来表示 （m / s）。 大小为临界半径r*的晶核处于介稳状态，它们既可消 散也可长大。只有r＞r*的晶核才可成为稳定晶核。
凝固后晶粒尺寸的控制
• （3）采用振动或搅拌等物理方法 • 在熔液凝固时施加振动或搅拌作用能得到细小的 晶粒. • 机械振动、电磁搅拌、超声波振动等。 • 晶粒的细化作用主要是通过两个方面来实现的 • 由于能量的输入使液相的形核率提高 • 振动或搅拌使生长的晶冷却速度来实现，即通过 改变铸造条件如降低浇注温度、提高铸型的吸热能力 和导热性能等来实现。但利用提高冷却速度增大过冷 度来细化晶粒往往只适用于小件和薄件，对大件就难 以办到。
三种控制晶粒大小的方法
三种控制晶粒大小的方法宝子们，今天咱来唠唠控制晶粒大小的事儿。
这晶粒大小可重要啦，不同的晶粒大小会让材料有不一样的性能呢。
第一种方法就是控制过冷度。
啥是过冷度呢？简单说就是实际结晶温度和理论结晶温度的差值。
这个差值越大呀，晶粒就越细小。
就好像你在跑步比赛，起跑信号越晚（类比过冷度大），大家就会跑得更分散（类比晶粒细小）。
要是过冷度小呢，就像起跑信号很快就来了，那大家就容易挤在一起（晶粒粗大）。
所以呀，我们可以通过改变冷却速度来调整过冷度。
冷却得快一点，过冷度就大啦，晶粒就会变小。
比如说在金属铸造的时候，把熔融的金属快速冷却，就能得到细小的晶粒，让金属的性能变得更好。
再来说说第二种方法，变质处理。
这就像是给晶粒找个“小管家”。
往液态金属里加入一些变质剂，这些变质剂就像一个个小监督员。
它们会吸附在正在生长的晶核表面，改变晶体生长的方式。
就好比一群小朋友在画画，本来可能画得乱七八糟（晶粒生长无规则且粗大），这时候来了几个小老师（变质剂），指导小朋友们规规矩矩地画（晶粒规则且细小）。
像在铝合金中加入钛、硼等元素作为变质剂，就能有效地细化晶粒，让铝合金的强度、硬度等性能都提升不少呢。
还有第三种方法哦，振动和搅拌。
这就像是给正在结晶的物质做个按摩或者搅一搅。
在结晶过程中，如果对液态金属进行机械振动或者电磁搅拌。
就好比你在做蛋糕的时候，搅拌面糊（类比搅拌液态金属），原本可能会结块的东西（类比粗大晶粒）就会被打散，变成细小均匀的状态。
振动也是一样的道理，通过这种方式可以打碎正在生长的树枝状晶体，让晶粒变得更小。
这样处理后的材料性能会更加均匀、优良。
961材料科学基础答案
1.为什么室温下金属晶粒越细强度，硬度越高，塑性韧性也越好？答：金属晶粒越细，晶界面积越大，位错障碍越多，需要协调的具有不同位向的晶粒越多，金属塑性变形的抗力越高，从而导致金属强度和硬度越高。
金属的晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，同时参与变形的晶粒数目也越多，变形越均匀，推迟了裂纹的形成和扩展，使得在断裂前发生较大的塑性变形。
在强度和塑性同时增加的情况下，金属在断裂前消耗的功增大，因而其韧性也比较好。
因此，金属的晶粒越细，其塑性和韧性也越好。
2.冷塑性变形金属产生加工硬化的原因？随变形量增加，空密度增加。
④由于晶粒由有利位向而发生几何硬化，因此使变形抗力增加。
随变形量增加，亚结构细化，亚晶界对位错运动有阻碍作用。
答：①晶体内部存在位错源，变形时发生了位错增值，随变形量增加，位错密度增加。
由于位错之间的交互作用，使变形抗力增加。
3.某厂用冷拉钢丝绳吊运出炉热处理工件去淬火，钢丝绳的承载能力远超过工件的质量，但在工件的运送过程中钢丝绳发生断裂，试分析其原因？答：冷拉钢丝绳是利用热加工硬化效应提高其强度的，在这种状态下的钢丝中晶体缺陷密度增大，强度增加，处于加工硬化状态。
在淬火的温度下保温，钢丝将发生回复、再结晶和晶粒长大过程，组织和结构恢复软化状态。
在这一系列变化中，冷拉钢丝的加工硬化效果将消失，强度下降，在再次起吊时，钢丝将被拉长，发生塑性变形，横截面积减小，强度将比保温前低，所以发生断裂。
4细化晶粒方法1.在浇注过程中：1）增大过冷度；2）加入变质剂；3）进行搅拌和振动等。
2. 在热轧或锻造过程中：1)控制变形度；2)控制热轧或锻造温度。
3. 在热处理过程中：控制加热和冷却工艺参数利用相变重结晶来细化晶粒。
4. 对冷变形后退火态使用的合金：1)控制变形度；2)控制再结晶退火温度和时间5、试说明滑移，攀移及交滑移的条件，过程和结果，并阐述如何确定位错滑移运动的方向。
解答：滑移：切应力作用、切应力大于临界分切应力；台阶攀移：纯刃位错、正应力、热激活原子扩散；多余半原子面的扩大与缩小交滑移：纯螺位错、相交位错线的多个滑移面；位错增殖位错滑移运动的方向，外力方向与b一致时从已滑移区→未滑移区。
冷变形度与再结晶退火后晶粒大小的关系_概述说明
冷变形度与再结晶退火后晶粒大小的关系概述说明1. 引言1.1 概述本文旨在研究冷变形度与再结晶退火后晶粒大小之间的关系。
冷变形度是指金属材料在室温下受到外力作用导致其形状和尺寸发生改变的程度。
而晶粒大小则是指金属材料中晶界之间的距离以及各个晶粒的尺寸。
通过对冷变形度与晶粒大小之间的相关性进行研究，我们可以深入理解冷加工过程对材料微观结构的影响机制。
同时，了解再结晶退火对晶粒大小的影响机理和规律也具有重要意义。
这些研究结果有助于提高材料制备、工艺参数选择以及材料性能优化等方面的实践应用。
1.2 文章结构本文将按照以下结构展开：引言部分将介绍文章的背景和目标；接着在第二部分，我们将详细探讨冷变形度的定义及其影响因素，以及冷变形度与晶粒大小之间的相关性研究；第三部分将介绍实验方法和结果分析，包括实验设计、样品制备、冷变形度测量方法和数据收集，以及再结晶退火实验及晶粒大小测量方法；在第四部分，我们将对结果进行分析与讨论，并进一步探讨影响冷变形度和再结晶退火后晶粒大小的其他因素；最后一部分是文章的结论与展望，总结主要研究结果，并提出未来进一步研究的方向。
1.3 目的本文的目的旨在通过实验和理论分析，探索冷变形度与再结晶退火后晶粒大小之间的关系。
具体而言，我们将回答以下几个问题：1) 冷变形度如何定义？有哪些主要影响因素？2) 冷变形度与晶粒大小之间是否存在相关性？如果存在，其相关性如何？3) 再结晶退火对晶粒大小的影响机理是什么？4) 除了冷变形度和再结晶退火外，还有哪些因素可能会影响到材料的晶粒大小？通过解答这些问题，我们希望能够深入了解冷加工过程对材料微观结构的影响规律，并且为进一步优化金属材料制备和处理工艺提供科学依据和理论支持。
2. 冷变形度与再结晶退火后晶粒大小的关系2.1 冷变形度的定义和影响因素冷变形度是指在室温下，材料在受到外力作用下所发生的塑性变形程度。
冷变形度一般通过冷加工量来表示，可以使用应变量、应力量或者压缩率等不同参数进行描述。
奥氏体晶粒大小的控制
奥氏体晶粒大小的控制一、引言奥氏体是一种重要的组织结构，广泛应用于钢铁、航空航天、汽车等领域。
奥氏体晶粒大小对材料的性能和应用具有至关重要的影响。
因此，控制奥氏体晶粒大小是材料学研究中的一个重要问题。
二、什么是奥氏体晶粒？奥氏体是一种由铁和碳组成的固溶体，具有面心立方结构。
在高温下，铁原子和碳原子会形成奥氏体相，晶粒大小指的是这些晶格结构中单个晶粒的尺寸。
三、为什么需要控制奥氏体晶粒大小？1. 影响力学性能：小尺寸的奥氏体晶粒可以提高钢材的强度和韧性，因为小尺寸意味着更多的界面和位错可以抵抗外部应力。
2. 影响耐蚀性：小尺寸的奥氏体晶粒可以提高钢材的耐蚀性能。
因为小尺寸意味着更少的缺陷和更多的界面可以减少腐蚀的发生。
3. 影响加工性能：小尺寸的奥氏体晶粒可以提高钢材的加工性能，因为小尺寸意味着更少的位错和更多的界面可以减少塑性变形时的阻力。
四、如何控制奥氏体晶粒大小？1. 控制热处理参数：热处理是控制奥氏体晶粒大小最常用的方法。
通过改变热处理温度、时间和冷却速率等参数，可以影响奥氏体晶粒大小。
一般来说，高温下长时间保持会导致晶粒长大，而快速冷却则会导致晶粒变小。
2. 添加合适元素：添加微量元素（如铌、钛等）可以有效地控制奥氏体晶粒大小。
这些元素可以在形成奥氏体相时参与反应，限制其生长速度，从而控制晶粒大小。
3. 压力调控：通过施加压力来改变材料结构和形态，也可以达到控制奥氏体晶粒大小的目的。
例如，在加工过程中施加高压会导致材料发生相变，从而影响奥氏体相的形成和晶粒大小。
4. 超声波处理：超声波处理可以在材料中产生高强度的机械振动，从而改变材料的结构和形态。
通过超声波处理，可以有效地控制奥氏体晶粒大小。
五、总结通过控制热处理参数、添加合适元素、压力调控和超声波处理等方法，可以有效地控制奥氏体晶粒大小。
这些方法在钢铁、航空航天、汽车等领域具有广泛的应用前景。
控制金属晶粒大小的方法
控制金属晶粒大小的方法嘿，朋友们！咱今天来聊聊控制金属晶粒大小的那些事儿。
你说这金属晶粒大小重要不？那可太重要啦！就好比咱盖房子，砖头要是大小不合适，那房子能盖得牢固好看吗？金属晶粒也是这个道理呀。
那怎么来控制它呢？首先啊，咱可以从温度下手。
温度就像个调皮的小孩，得好好管管它。
温度高了，晶粒就容易长大，就跟那面团发酵似的，发得太大了可就不好啦。
所以咱得把握好火候，别让它“热过头”。
还有呢，加工变形也是个办法。
就跟揉面团一样，你多揉揉，它就会变得更均匀更细腻。
对金属进行适当的加工变形，就能让晶粒变得小小的，乖乖的。
咱再想想，是不是可以像管理班级一样管理这些晶粒呀？给它们来点约束，加些“规矩”。
比如说，添加一些特殊的元素进去，就好像给班级里安排个特别厉害的班干部，能镇得住场子，让那些晶粒不敢随便长大。
你说这像不像一场和晶粒的“战斗”？咱得有策略，有方法。
就拿冷却速度来说吧，快速冷却就好比给晶粒来个“急刹车”，让它们没机会长大。
还有啊，时间也是个关键因素。
不能给晶粒太多时间去“调皮捣蛋”，得赶紧让它们定型。
你想想看，如果金属晶粒都能被我们控制得好好的，那制造出来的东西得多棒呀！质量杠杠的，用起来也放心。
控制金属晶粒大小，这可是个技术活，也是个有趣的挑战。
我们就像是金属世界的“魔法师”，用我们的智慧和技巧，让金属按照我们的意愿来变化。
所以呀，大家可别小瞧了这控制金属晶粒大小的事儿，这里面的学问大着呢！只要我们用心去钻研，就一定能让金属变得更完美，为我们的生活带来更多的便利和惊喜。
让我们一起加油，成为控制金属晶粒大小的高手吧！。
奥氏体晶粒长大及其控制
1 2 4 8 16 32 64 128 256 512
平均每个 晶粒所占
面积 (mm2)
0.0625 0.0312 0.0156 0.0078 0.0039 0.00195 0.00098 0.00049 0.000244 0.000122
晶粒平均 直径d (mm)
0.250 0.177 0.125 0.088 0.062 0.044 0.031 0.022 0.0156 0.0110
第二相粒子对晶界推移的最大阻力Fm与粒子 半径r及单位体积中粒子的数目f之间有如下关系：
Fm
3f
2r
可见，当第二相粒子的体积百分数一定时，粒子尺
寸愈小，单位体积中粒子数目愈多（即分散度愈
大），则其对晶界推移的阻力就愈大。
由上述可知，在有第二相粒子存在的情况下， 奥氏体的长大过程要受到弥散析出的第二相粒子的 阻碍作用。随奥氏体晶粒长大过程的进行，奥氏体 总的晶界面积逐渐减小，晶粒长大动力逐渐降低， 直至晶粒长大动力和第二相弥散析出粒子的阻力相 平衡时奥氏体晶粒便停止长大。
但在一般情况下，本质细晶粒钢热处理后获 得的实际晶粒往往是细小的。
图9.10 加热温度对奥氏体晶粒大小的影响
钢的本质晶粒度示意图
单位面积内的奥氏体晶粒数目n与I和G之间的 关系可用下式表示：
n
K(
I
1
)2
G
式中，K为系数。可见，I／G值愈大，n就愈大， 即奥氏体晶粒就愈细小。
这说明增大形核率I或降低长大速度G是获得细 小奥氏体晶粒的重要途径。
式中，n为放大100倍视野中每平方英寸（6.45cm2）
所含的平均奥氏体晶粒数目。
奥氏体晶粒愈细小，n就愈大，N也就愈大。
控制晶粒大小的方法
控制晶粒大小的方法控制晶粒大小是金属材料研究中的一个重要问题。
晶粒的大小对材料的性能有着重要的影响，能够控制晶粒大小可以使材料具有更好的力学、热学和电学性能等。
下面将介绍几种常见的控制晶粒大小的方法。
1. 热处理热处理是一种重要的控制晶粒大小的方法，通过改变材料的加热温度、保温时间和冷却速率等参数，可以对晶粒进行控制。
例如，快速冷却可以得到细小的晶粒，而慢速冷却则可以得到较大的晶粒。
此外，还可以通过回火、退火等不同的热处理工艺来改变晶粒的大小。
2. 稀土元素合金化添加稀土元素可以有效地控制晶粒的尺寸和形态。
稀土元素在晶界上与晶界能量结合，使晶界能量得到提高，从而限制晶界活动，抑制晶粒长大。
同时，稀土元素的添加还可以改变晶界的结构和特性，形成复杂的晶界，有效阻止晶粒的生长。
3. 机械加工机械加工是通过应变驱动晶界迁移来控制晶粒大小和形状的方法。
在材料的加工过程中，通过应变积累可以形成高密度的晶界位错和相互交错的晶粒，从而限制晶粒的生长。
同时，机械加工还可以引入高密度的位错，增加晶粒边界能，提高晶界的能量障碍，促使晶粒的突围和分裂，有效细化晶粒。
4. 界面工程界面工程是一种通过在材料之间引入界面来控制晶粒的方法。
界面具有较高的能量和活性，可以作为晶界迁移的位点，从而控制晶粒的生长。
常见的界面工程方法包括等离子喷涂、溅射沉积、机械合金化等。
通过界面工程可以获得具有定向、细小和均匀晶粒的材料。
5. 组织改性通过调控合金元素的含量和比例，可以改变材料的化学成分和相组成，从而控制晶粒的尺寸和分布。
例如，添加微量的合金元素可以作为晶核，促进晶粒的形成。
同时，合金元素还可以影响晶界的结构和能量，从而限制晶粒的生长。
综上所述，控制晶粒大小的方法主要包括热处理、稀土元素合金化、机械加工、界面工程和组织改性等。
这些方法可以单独应用，也可以组合使用，以达到期望的晶粒尺寸和形态。
在实际应用中，需要根据具体的材料和应用需求来选择合适的方法。
控制结晶后晶粒大小的方法
控制结晶后晶粒大小的方法嘿，咱今儿就来讲讲控制结晶后晶粒大小的那些事儿。
你知道不，这晶粒大小可重要啦！就好比盖房子，砖的大小合适不合适，直接影响房子的质量和稳固性呢。
那怎么来控制这晶粒大小呢？咱先说温度这一茬儿。
温度就像个爱捣蛋的小精灵，它要是不合适，晶粒可就不乖啦。
温度太高，那晶粒就跟撒欢儿似的，长得老大了；温度太低呢，它又缩手缩脚，长不大。
所以得找到那个刚刚好的温度点，让晶粒乖乖地长成咱想要的大小。
你说这是不是跟哄小孩似的，得拿捏好分寸呀！还有那冷却速度，这也是个关键呢。
要是冷却得太快，晶粒都还没反应过来呢，就被定型了，那大小能合适嘛。
但要是冷却慢悠悠的，晶粒就有足够时间瞎折腾，长得乱七八糟的。
就像跑步，太快了容易岔气，太慢了又没效果，得找到那个恰到好处的节奏。
再说说搅拌呀，这搅拌就好比给晶粒来一场舞蹈派对。
搅拌得好，晶粒就能均匀地分布，大小也比较一致。
要是不搅拌，那晶粒就跟一群懒羊羊似的，堆在一起，大小不均不说，质量也没保障。
另外呢，杂质也会来捣乱哦。
就像一群调皮鬼，在晶粒中间瞎掺和，影响晶粒的生长。
咱得把这些杂质清理清理，给晶粒一个干净的环境。
咱可以用一些添加剂来帮忙呀，这就像给晶粒吃了营养剂，让它们茁壮成长，还能控制大小呢。
你想想看，要是晶粒大小都控制不好，那做出来的东西能好吗？就像做蛋糕，要是面粉颗粒大小不一，那蛋糕能好吃吗？肯定不行呀！所以说，控制结晶后晶粒大小这事，咱可得上点心。
咱平时生活中也有很多类似的情况呀。
比如说种花儿，你得给它合适的光照、水分、肥料，它才能开出漂亮的花儿来，这和控制晶粒大小不是一个道理嘛。
总之呢，控制结晶后晶粒大小可不是一件简单的事儿，得方方面面都考虑到。
温度、冷却速度、搅拌、杂质、添加剂，一个都不能少。
只有这样，才能让晶粒乖乖地长成咱想要的样子，做出高质量的产品。
咱可不能小瞧了这小小的晶粒，它里面的学问大着呢！你说是不是呀？。
多晶硅薄膜低温生长中晶粒大小的控制
多晶硅薄膜低温生长中晶粒大小的控制多晶硅薄膜是构成电子工程的主要元件，是一种高效、结构稳定的电子材料。
在多晶硅薄膜的生长过程中，晶粒大小是影响多晶硅薄膜性能的重要因素，因此，控制多晶硅薄膜低温生长中晶粒大小是十分重要的。
多晶硅薄膜低温生长晶粒大小控制的实质是控制多晶硅薄膜晶粒生长速率，从而提高晶粒大小稳定性。
主要控制多晶硅薄膜低温生长晶粒大小的因素有几种，其中主要是控制原料的浓度、热效应和色散等。
第一，控制原料的浓度。
一般以含硼溶液为原料，含硼量在某一范围内，晶粒生长速率及晶粒大小稳定性较好；若含硼量低，晶粒生长速率较慢，晶粒大小稳定性差；若含硼量过高，晶粒生长速率较快，晶粒大小稳定性差。
第二，控制热效应。
低温生长过程中，如果温度高，热量易导致多晶硅在抽棒管内的晶面上结晶析出较多晶粒，从而使晶粒生长速率增加，晶粒大小变大；温度过低，热量少，多晶硅结晶析出较少晶粒，从而使晶粒生长速率减少，晶粒大小变小。
第三，控制色散现象。
当多晶硅在抽棒管内晶核变得越来越大时，晶粒生长速率就会放缓，晶粒生长稳定性好，晶粒大小稳定。
但是当晶核变得太大，晶体结构会出现不稳定，色散现象就会突然出现，导致晶粒大小快速增大。
晶粒大小的控制是多晶硅薄膜低温生长的关键技术。
在多晶硅薄膜的生长过程中，要正确控制原料浓度、温度和色散现象，才能控制好晶粒大小，从而提高多晶硅薄膜的性能。
多晶硅薄膜的低温生长是一个复杂的过程，它考虑到晶体结构、晶核形成和色散等各种因素，受多种变量（温度、时间、浓度等）的影响，控制起来相对比较困难。
因此，在多晶硅薄膜低温生长中，晶粒大小的控制是需要一定经验的。
另外，控制多晶硅薄膜晶粒大小的技术还包括晶体组织调控、技术参数智能优化控制等。
例如，通过晶体组织调控，可调节多晶硅薄膜在抽棒管内的晶体结构，调节晶体结构来控制晶粒大小；通过技术参数智能优化控制，根据晶粒大小稳定性来自动调节抽棒管内的参数，从而控制晶粒大小。
不锈钢晶粒度标准
不锈钢晶粒度标准不锈钢晶粒度标准是对不锈钢材料晶粒大小的测量和控制的标准，它对于不锈钢材料的质量和性能起着重要的影响。
不锈钢晶粒度标准主要包括晶粒度测量方法、晶粒度分类及其对应要求等内容。
以下是相关参考内容：1. 不锈钢晶粒度测量方法：1.1 金相显微镜观察法：通过光学显微镜观察材料的横截面，利用目镜测量晶粒的尺寸和形状，并根据标准图表确定其晶粒度等级。
1.2 金相腐蚀法：在试样表面涂覆一层腐蚀剂，根据腐蚀程度及晶粒尺寸来确定晶粒度等级。
一般常用的腐蚀剂有亚铜氯和硝酸。
1.3 电子显微镜观察法：利用电子显微镜观察材料的晶粒形貌和尺寸，通过计算图像中晶粒的直径来确定晶粒度。
2. 不锈钢晶粒度分类及其对应要求：2.1 粗晶：晶粒尺寸大于等于5级。
粗晶不锈钢的晶粒边界清晰，容易出现晶间腐蚀和脆性断裂。
2.2 中晶：晶粒尺寸为6-8级。
中晶不锈钢的晶粒边界较清晰，抗晶间腐蚀和脆性断裂能力相对较强。
2.3 细晶：晶粒尺寸小于等于8级。
细晶不锈钢的晶粒边界清晰且细小，具有较高的强度和韧性，抗晶间腐蚀和脆性断裂能力较强。
3. 不锈钢晶粒度标准的重要性：3.1 影响材料的力学性能：不锈钢材料晶粒度直接影响其强度、韧性和塑性等力学性能。
晶粒越细小，材料的强度和韧性越高。
3.2 影响材料的耐腐蚀性：晶粒边界是晶间腐蚀的易发部位，晶粒越细小，晶间腐蚀的倾向性越低，材料的耐腐蚀性能越好。
3.3 影响材料的加工性能：晶粒尺寸的变化对材料的塑性和加工性能有着重要影响。
晶粒细小的不锈钢材料具有较好的可锻性和可塑性。
4. 不锈钢晶粒度的控制方法：4.1 合理设计材料配方：通过合理调整元素的含量和添加合适的合金元素，控制不锈钢晶粒的尺寸和形态。
4.2 优化热处理工艺：通过合理的热处理工艺，如退火和淬火等，控制不锈钢材料的晶粒尺寸和形貌。
4.3 控制冷变形量：在冷加工过程中，控制变形量和变形速率，可以有效地控制不锈钢材料晶粒的尺寸。
第三讲-奥氏体晶粒长大及其控制
• 第二相粒子的存在起到细化 晶粒的作用。
• 为了获得细小的奥氏体晶粒， 必须保证钢中含有足够的第 二相难溶粒子。
• 沉淀析出粒子的分布不均匀， 可造成局部区域晶粒异常长 大。
3、影响奥氏体晶粒长大的因素
• 在起始晶粒形成后，钢的实际晶粒度取决于奥氏 体晶粒在继续保温或升温过程中的长大倾向。起 始晶粒越细小，则晶界能越高，长大倾向越大。
2、晶界推移阻力
• 晶界或晶内细小难溶 的第二相粒子将阻碍 晶界的迁移。
• 沉淀析出的第二相粒 子是晶界推移的阻力
• 第二相粒子对晶界推移的最大阻力为：
• 可见：粒子的尺寸越小、单位体积中粒子数越 多，对晶界推移的阻力就越大。
• A晶粒长大，则驱动力降低，与阻力平衡时A停 止长大。
本质细晶粒钢在950C以上，难溶的第二相粒子 将聚合或溶解，失去抑制晶粒长大的作用。
• 晶粒长大表现为晶界的推移，实质是原子在晶界 附近的扩散。 影响奥氏体晶粒长大的因素： 加热温度、保温时间、加热速度、化学成分
1、加热温度越高，保温时间越长， 奥氏体晶粒将越粗大
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、加热速度越大，可 以获得细小的奥氏 体起始晶粒，但奥 氏体晶粒很容易长 大，所以快速加热 时，需短时保温才 能获得细小的奥氏 体晶粒。
结论：
• A晶粒长大驱动力来自A的晶界能。 • 沉淀析出的第二相粒子是晶界推移的阻力，粒子越小，单位
体积中粒子数目越多，阻力越大。 • 随着奥氏体晶粒的长大，总的晶界面积逐渐减小，晶粒长大
动力减小。当晶粒长大动力和第二相弥散析出粒子的阻力相 平衡时，奥氏体晶粒停止长大，即奥氏体晶粒长大到一定程 度后就不再长大。 • 奥氏体晶粒平均极限半径取决于第二相沉淀析出粒子的半径 和单位体积中的数目。
晶粒大小的控制
三、晶粒度的控制
可用以下方法予以控制：
1．控制过冷度 铸造浇铸时降低浇铸温度，用金属型、石墨型代替砂型等
增加ΔT。
2．变质处理 在金属浇铸前向液态金属内加变质剂（形核剂）促进大量
非自发形核，细化晶粒。
3．振动、搅拌 对即将凝固的金属进行振动或搅拌，一方面输入能量促使
形核，另一方面使成长中的枝晶破碎，使晶核数目增加，细化 晶粒。
“晶粒大小的控制”部分结束！ 请转入：
“金属的同素异构转变”
3.3 晶粒大小的控制 一、晶粒度及其对金属性能的影响
1．晶粒度 ① 晶粒度表示晶粒大小，由平面截面单位面积内所包含晶粒
个数来表示； ② 晶粒度级别越高，晶粒越细； ③ 也可用晶粒平均直径来表示晶粒的大小。 ④ YB27-64中对结构钢规定了八级晶粒度标准。 ⑤ 其它金属也有各自的晶粒度标准。
2．晶粒度对金属性能的影响 晶粒度对力学性能的影响如图所示。
分析：
① 晶粒越细，常温强度越高，塑性 韧性有所改善。
② 并非任何情况下都希望得到细晶 粒，例如硅钢片、高温加热电阻 材料等。
二、影响晶粒度的因素 1．形核率N： 指单位时间单位体积内形成晶核的数目。 2．长大速度G： 指单位时间内生长的长度。 3．N、G与ΔT的关系
分析：
晶粒大小取决于N和G；其
晶粒尺寸的控制
4-5-2 制
凝固后的晶粒尺寸及其控
可见，晶粒尺寸随形核率的增大而减小，随着晶体长 大速度的增加而增大。
凝固后晶粒尺寸的控制
• (1) 增大过冷度 • 随着过冷度的增大，凝固时形核率N和生长速度vg都 将增加，且N的增加率大于vg的增加率，即增大过冷 度会提高N / vg的比值，Z将增大，晶粒变细。
晶胚的最大尺寸随过冷度增大而增大临界晶核半径晶胚尺寸与过冷度的关系金属的结晶倾向很大液体金属不易达到很大的过图所示t不大时n很小但达到有效形核温度时n急剧上升这个有效形核温度值约为02t非均匀形核率?非均匀形核率明显增加时所需的过冷度也比均匀形核小?非均匀形核时在约为002tm的过 其中v1为材料相关的比例常数， 单位是m / s ·K。凝固时晶体的 长大速度还受所释放潜热的传导 速度控制，对于具有粗糙界面的 晶体材料，其结晶潜热一般较小， 因此，连续生长时的长大速度较 高。
晶体的长大速率
• 对于二维形核生长方式而言，晶体 的生长是不连续的，相应的平均长 b 大速率可表示为， v g v 2 exp( ) • 其中v2和b均为常数。当 Tk 很小时， vg非常小，这是因为二维形核所需 形核功较大，且二维晶核需达到一 定临界尺寸后才能进一步扩展。 • 藉螺型位错生长方式的平均长大速 率可表示为，
1、形核率
均匀形核 形核率N受两个矛盾的因素控制，一方面随过冷度增大， rc、ΔGc 减小，有利于形核；另一方面随过冷度增大， 原子从液相向晶胚扩散的速率降低，不利于形核。形核 率可用下式表示： Gc GA - RT RT N N1N2 KVe e
(式中 N 为总形核率， N1 为受形核功影响的形核率因子; N2 是受扩散影响的形核率因子。
坡莫合金的硬度
坡莫合金的硬度1. 引言坡莫合金是一种具有优异性能的金属材料，其硬度是评估其机械性能的重要指标之一。
本文将探讨坡莫合金的硬度及其影响因素，以及硬度测试的方法和应用。
2. 坡莫合金的概述坡莫合金是由镍、钴、铬和钼等元素组成的高温合金。
它具有优异的耐高温、耐腐蚀和抗氧化性能，被广泛应用于航空航天、能源和化工等领域。
坡莫合金的硬度是其机械性能的重要指标，对其在高温和高压环境中的使用具有重要影响。
3. 坡莫合金硬度的影响因素坡莫合金的硬度受多种因素影响，下面将介绍其中几个主要因素：3.1 成分合金的成分是影响硬度的重要因素之一。
坡莫合金中的不同元素会对硬度产生不同的影响。
例如，钼的加入可以提高坡莫合金的硬度，而镍的加入则会降低硬度。
3.2 热处理热处理是指通过加热和冷却等工艺对合金进行处理，以改变其结构和性能。
热处理可以显著影响坡莫合金的硬度。
常见的热处理方法包括固溶处理、时效处理和冷变形等。
3.3 晶粒大小晶粒大小是指合金中晶粒的尺寸。
晶粒越细小，合金的硬度通常越高。
通过控制合金的冷变形和热处理条件，可以调控晶粒的大小，从而影响合金的硬度。
3.4 加工硬化加工硬化是指通过加工变形对合金进行强化的过程。
坡莫合金具有良好的加工硬化性能，通过适当的加工变形可以显著提高合金的硬度。
4. 坡莫合金硬度的测试方法4.1 布氏硬度测试布氏硬度测试是一种常用的测试方法，通过在试样表面施加一定荷载，然后测量试样表面的压痕面积来评估材料的硬度。
布氏硬度测试可以用来测试坡莫合金的硬度，并与其他材料进行比较。
4.2 维氏硬度测试维氏硬度测试是另一种常用的硬度测试方法，它通过在试样表面施加一定荷载，然后测量试样的压痕深度来评估材料的硬度。
维氏硬度测试也可以用来测试坡莫合金的硬度。
4.3 显微硬度测试显微硬度测试是一种在显微镜下观察和测量材料硬度的方法。
它可以提供更详细的硬度信息，如在不同晶粒上的硬度差异。
显微硬度测试可以用来研究坡莫合金的硬度分布和微观结构。
影响金属及合金结晶晶粒度大小的因索及品粒控制方法
影响金属及合金结晶晶粒度大小的因索及品粒控制方
法
影响金属及合金结晶晶粒度大小的因素有：适当温度：温度高，粒度小；浓度：浓度低，粒度小；转速：转速高，粒度小。
要真正控制好粒度的大小，需要温度不能有明显变化；浓度也尽量保持稳定；转速要注意均匀度，即边上的线速度与中间的线速度要差不多，方法有桶边加档板，转轴不能是圆的；不同材料粒度，有不同的最佳温度、浓度、转速。
工程中，通过冷却速度与形核机制来控制品粒大小，在本文的晶粒数一般方程中，R为冷却速度，润湿角因子f（0）体现了形核机制的不同，冷却速度和润湿角因子这两方面对金属结品晶粒数的影响。
冷却速度对合金结晶晶粒度大小的影响。
当金属确定后，物性参数量和常数量也随之确定。
设润湿角因了了（0）不变，，晶粒数心随着R的增大而增大。
即是将Zn-5%Al合金的各个物性参数代入程序，并设了f（0）=0.0025时得到五种冷却速度下单位体积品粒数w随x的变化曲线。
这与实际中通过增加冷却速度以增大晶粒数是相符和的将Zn-5%Al合金的各个物性参数代入程序，并设R=1.6时，四种不同润湿角因子下单位体积品粒数w随着f（0）的变化曲线。
从图中看出，在冷却速度R相同时，晶粒数w随着润湿角因子f（0）的增大而减小。
这与实际工程中通过在液体金属内加入形核剂3
（即减小润湿角因了f（0））来细化晶粒（即增加晶粒数）是相符合的。
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“金属的同素异构转变” 金属的同素异构转变”
Байду номын сангаас
3.3 晶粒大小的控制 一、晶粒度及其对金属性能的影响 1．晶粒度 ． ① 晶粒度表示晶粒大小，由平面截面单位面积内所包含晶粒 个数来表示； ② 晶粒度级别越高，晶粒越细； ③ 也可用晶粒平均直径来表示晶粒的大小。 ④ YB27-64中对结构钢规定了八级晶粒度标准。 ⑤ 其它金属也有各自的晶粒度标准。
三、晶粒度的控制 可用以下方法予以控制： 1．控制过冷度 ． 铸造浇铸时降低浇铸温度，用金属型、石墨型代替砂型等 增加T。 2．变质处理 ． 在金属浇铸前向液态金属内加变质剂（形核剂）促进大量 非自发形核，细化晶粒。 3．振动、搅拌 ．振动、 对即将凝固的金属进行振动或搅拌，一方面输入能量促使 形核，另一方面使成长中的枝晶破碎，使晶核数目增加，细化 晶粒。
2．晶粒度对金属性能的影响 ． 晶粒度对力学性能的影响如图所示。 分析： 分析： ① 晶粒越细，常温强度越高，塑性 韧性有所改善。 ② 并非任何情况下都希望得到细晶 粒，例如硅钢片、高温加热电阻 材料等。
二、影响晶粒度的因素 1．形核率N： ．形核率 ： 指单位时间单位体积内形成晶核的数目。 2．长大速度 ： ．长大速度G： 指单位时间内生长的长度。 3．N、G与T的关系 ． 、 与 的关系 分析： 分析 晶粒大小取决于N和G；其 比值N/G越大，晶粒越小。