热力学深过冷熔体凝固组织非平衡效应的研究进展
热力学中的非平衡态的热力学循环分析
热力学中的非平衡态的热力学循环分析热力学是研究热能及其转换与其他形式能量之间相互转化的学科。
热力学循环是指通过一系列的热能转换过程，将热能转化为机械能或其他能量形式的过程。
在热力学循环中，系统处于非平衡态时，其热力学性质与平衡态有所不同。
本文将以非平衡态的热力学循环为主题，分析其中的一些关键问题。
一、非平衡态的定义与特点在热力学中，平衡态是指系统的宏观性质不随时间改变的状态。
而非平衡态则是指系统的宏观性质随时间的推移而变化的状态。
非平衡态的特点是系统内各个部分之间的宏观性质不同，存在温度、压力、密度、浓度等的梯度或变化。
正因为非平衡态中存在宏观性质的差异，热力学循环在此状态下进行必然涉及到热量和功的传递，以及熵的产生和增加等过程。
与平衡态不同，非平衡态的热力学循环需要考虑这些额外的因素。
二、非平衡态热力学循环的分析方法非平衡态的热力学循环相对于平衡态热力学循环，其分析方法上有一定的差异。
在非平衡态条件下，我们需要引入一些新的概念和方法来描述系统的宏观性质。
1. 热力学流热力学流是指在非平衡态热力学循环中，由于温度、压力或浓度等参数的梯度，热量或物质会在系统中发生传输的现象。
热力学流的存在会带来能量和物质的损失，因此在分析非平衡态热力学循环时，我们需要考虑热力学流的影响。
2. 不可逆性非平衡态热力学循环中，由于热力学流的存在和熵的产生，其过程往往是不可逆的。
不可逆性的存在使得热力学循环效率降低，并导致系统的熵增加。
因此，在分析非平衡态热力学循环时，我们需要考虑不可逆性的影响。
三、非平衡态的热力学循环示例下面我们以一个具体的热力学循环为例，来分析非平衡态条件下的热力学循环。
假设我们有一个活塞与一个气缸相连，活塞可以在气缸内做往复运动。
开始时，气缸内的气体是在一个较低的温度下，在活塞的作用下进行膨胀。
膨胀过程中，气体的温度、压力和体积都会发生变化。
在膨胀过程中，由于温度和压力的差异，热力学流会导致热量的传递，使得系统的宏观性质发生变化。
非平衡热力学
非平衡热力学
非平衡热力学是一门涉及物理和化学系统处于发展状态的研究领域，它旨在研究系统不仅受到内在能量耦合作用的影响，而且还受到外在热力学作用，比如动力学作用、化学作用、重力作用等，对系统行为的影响，以及随着系统发展形成的实际状态，从而研究系统的宏观物理性质和化学属性。
非平衡热力学的经典理论是由瑞士物理学家贝尔曼提出的，他认为真正的物理性质和化学属性是系统从一种平衡状态过渡到另一种非平衡状态的中间状态而形成的。
在贝尔曼的非平衡热力学理论还没有形成之前，人们认为一个物理或者化学系统只有当内部能量耦合恒定，外部温度及压强也保持稳定的情况，系统才能放缓下来，形成稳定的平衡状态。
贝尔曼的非平衡热力学理论完全改变了这种观点，他指出，实际上系统可以从某种平衡状态发展成另一种非平衡状态，而这种状态的改变可以由内耗、热和动能维持，即使外部温度及压强波动时，系统也可以在一定范围内维持非平衡状态。
非平衡热力学依据这种理论关于系统状态的变化，提出了“不平衡热力学因子”（NEE），即系统从平衡状态发展而来的危险因子，被认为是探索系统非稳定状态及其未来发展趋势的重要概念。
现代非平衡热力学的研究已经被应用于许多领域，比如物理反应动力学和化学反应动力学，它可以用来描述非平衡热的系统的过程，以及系统可能产生的不同状态。
除了传统的物理和化学系统，非平衡热力学也应用于生物学、气候学、计算机科学等学科，以更深入地研究系统的动态行为，探讨可能会影响到系统未来发展的外在因素。
热力学中的非平衡态的热力学过程分析
热力学中的非平衡态的热力学过程分析热力学是研究热、功和能量转化的科学，而非平衡态则是指系统在时间和空间上都不是均匀和静态的状态。
在热力学中，对于非平衡态的系统，我们可以通过热力学过程的分析来了解其特性和演化规律。
一、非平衡态与平衡态的区别在热力学中，平衡态指的是系统内各个宏观性质不随时间变化的状态。
而非平衡态则是指系统处于不稳定状态，无法维持平衡，处于动态演化之中。
非平衡态的系统往往存在着温度梯度、浓度梯度和压力梯度等。
二、非平衡态的热力学过程非平衡态的热力学过程可以分为几个重要的类型，下面我们将对其进行具体分析。
1. 等温过程在等温过程中，系统与外界接触的温度保持不变。
在非平衡态的等温过程中，一般存在着传热的不均匀分布现象。
系统中的能量会在空间中传递，使得系统的各个部分温度不再保持一致。
这种传热现象的不均匀性会导致系统的非平衡态。
2. 绝热过程绝热过程是指系统与外界无热量交换的过程。
在绝热过程中，非平衡态的热力学系统可能会发生工作或者其他形式的能量转化。
这会导致系统内能的分布和系统的状态发生改变。
3. 等熵过程等熵过程是指系统的熵保持不变的过程。
在等熵过程中，系统的非平衡态可能会因为排除外能量的影响而发生自发的转变。
这种转变会导致系统内部的能量转化和分布的改变。
三、非平衡态的特性和演化规律非平衡态的热力学过程具有以下特性和演化规律：1. 不可逆性非平衡态的热力学过程是不可逆的，即过程不可逆向地进行。
这是由于非平衡态系统内存在着温度、浓度、压力梯度等差异，并且存在能量转化和能量的损失。
2. 熵的增加在非平衡态的热力学过程中，系统的熵通常会增加。
熵是描述系统无序性的指标，而在非平衡态中，能量的损失和分散会导致系统无序性的增加。
3. 平衡态的趋近尽管非平衡态的热力学过程是不可逆的，但随着时间的推移，系统通常会趋近于平衡态。
这是由于系统内部能量和粒子的重新分布、能量传递和损失等。
四、非平衡态的应用非平衡态的热力学过程在现实中有着广泛的应用。
快速凝固技术概述
快速凝固技术国内外发展及其应用1.快速凝固技术国内外发展随着对金属凝固技术的重视和深入研究，形成了许多种控制凝固组织的方法，其中快速凝固已成为一种具有挖掘金属材料潜在性能与发展前景的开发新材料的重要手段，同时也成了凝固过程研究的一个特殊领域。
快速凝固的概念和技术源于20世纪60年代初Duwez等人的研究，他们发现某些共晶合金在平衡条件下本应生成双相混合物，但当液态合金以足够快的冷却速度凝固合金液滴被气体喷向冷却板时，则可能生成过饱和固溶体、非平衡晶体，更进一步生成非晶体。
上述结果稍后被许多研究结果所证实，而且由此发现一些材料具有超常的性能，如电磁、电热、强度和塑性等方面的性能，出现了用于电工、电子等方面的非晶材料。
20世纪70年代出现了用快速凝固技术处理的晶态材料，80年代人们逐渐把注意力转向各种常规金属材料的快速凝固制备上，90年代大块非晶合金材料的开发与应用取得重大进展。
快速凝固技术是目前冶金工艺和金属材料专业的重要领域，也是研究开发新材料手段。
快速凝固一般指以大于105〜106K/S的冷却速率进行液相凝固成固相，是一种非平衡的凝固过程，通常生成亚稳相（非晶、准晶、微晶和纳米晶），使粉末和材料具有特殊的性能和用途。
由于凝固过程的快冷、起始形核过冷度大生长速率高,使固液界面偏离平衡，因而呈现出一系列与常规合金不同的组织和结构特征。
加快冷却速度和凝固速率所起的组织及结构特征可以近似地用图1来表示。
从上图我们不难看出，随着冷却速度的加快，材料的组织及结构发生着显著的变化，可以肯定地说，它也将带来性能上的显著变租1］。
快速凝固技术得到的合金具有超细的晶粒度，无偏析或少偏析的微晶组织，形成新的亚稳相和高的点缺陷密度等与常规合金不同的组织和结构特征。
实现快速凝固的三种途径包括：动力学急冷法；热力学深过冷法；快速定向凝固法。
由于凝固过程的快冷，起始形核过冷度大，生长速率高，使固液界面偏离平衡，因而呈现出一系列与常规合金不同的组织和结构特征。
定向凝固技术
5.1 定向凝固旳发展历史 5.2 定向凝固基本原理 5.3 定向凝固工艺 5.4 应用实例
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5.1定向凝固旳发展历史
定向凝固过程旳理论研究旳出现是在 1953年，那是Charlmers及其他旳同事们 在定向凝固措施考察液/固界面形态演绎旳 基础上提出了被人们称之为定量凝固科学 旳里程碑旳成份过冷理论。
而当界面前沿存在成份过冷时，界面前沿 因为不稳定原因而形成旳凸起会因为处于过 冷区而发展，平界面失稳，造成树枝晶旳形 成。
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成份过冷理论提供了判断液固界面 稳定性旳第一种简要而合用旳判据，对 平界面稳定性，甚至胞晶和枝晶形态稳 定性都能够很好地做出定性地解释。
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1、成份过冷理论
纯金属旳凝固过程
在正旳温度梯度下，固液界面 前沿液体几乎没有过冷，固液 界面以平面方式向前推动，即 晶体以平面方式向前生长。
在负旳温度梯度下， 界面前方旳液体强烈过冷， 晶体以树枝晶方式生长。
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成份过冷理论能成功旳鉴定低速生长条件下 无偏析特征旳平面凝固，防止胞晶或枝晶旳生 长。
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单晶在生长过程中绝对要防止固—液界面不稳定 而生出晶胞或柱晶。故而固—液界面前沿不允许有 温度过冷或成份过冷。固液界面前沿旳熔体应处于 过热状态，结晶过程旳潜热只能经过生长着旳晶体 导出。定向凝固满足上述热传播旳要求，只要恰当 旳控制固—液界面前沿熔体旳温度和速率，是能够 得到高质量旳单晶体旳。
但是这一判据本身还有某些矛盾，如：
成份过冷理论把平衡热力学应用到非平衡动力学过程中，必然带 有很大旳近似性;
Fe-Ga合金的研究
磁致伸缩材料Fe-Ga合金的研究摘要：采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法制备了过冷度分别为100K、147K和276K 的Fe83Ga17合金，对不同过冷度的Fe83Ga17合金进行定向激发以获得具有轴向择优取向的棒材。
利用金相显微镜和X射线衍射分析技术研究了定向激发Fe83Ga17合金在不同过冷度条件下的显微组织和择优取向。
结果发现：过冷度为100K的合金其凝固组织为细小的粒状晶或准球状晶，过冷度为276K的合金，晶粒尺寸增大，形态上表现为等轴晶，晶粒内部存在大量亚晶界，过冷度增加至300K的合金经定向激发后晶粒进一步粗化，晶粒呈一定的取向沿轴向方向排列。
X射线衍射分析表明深过冷Fe83Ga17合金经过定向激发后其凝固组织具有明显的〈110〉择优取向，其中过冷度为147K的合金定向激发后出现有利于磁致伸缩性能的〈100〉取向。
关键字：Fe-Ga合金磁致伸缩材料深过冷定向凝固Abstract: By using glass fluxing combined with superheating cycling method to prepare Fe83Ga17alloy with the undercooling of 100K, 147K and 276K respectively. Make each kind of alloy directional solidification in order to get the axial preferred orientation. The microstructure and preferred orientation of Fe83Ga17alloys with different undercooling are studied by optical microscope and X-Ray diffraction analysis technology. The results found that the solidification organization of Fe83Ga17alloy with undercooling of 100K is tiny granular crystai or quasi ball crystal. For undercooling of 276K, grain size increased, there are more subgrain boundary in the grain. When the undercooling increase to 300K, the grain size more increasing and the grain distributes along the axial with certain orientation. X-ray diffraction analysis shows that the solidification organization of deep supercooling Fe83Ga17alloy after directional solidification has obvious < 110 > preferred orientation. The alloy with the undercooling of 147K has < 100 > orientation in which the magnetic is easy obtained.Key words: Fe83Ga17alloy; magnetostrictive material;undercooling; rapid directional solidification;1、研究磁致伸缩材料的背景：磁致伸缩材料是一种具备磁致伸缩特性的材料，通常是可将电能转换为机械能或将机械能转换为电能的金属、合金以及铁氧体等磁性材料的统称。
过冷ＡI-70％Si合金熔体的凝固体积变化行为研究
收稿日期：２０１９０７１９ 基 金 资 助 ：国 家 自 然 科 学 基 金（５１９７１１６６；５１６７１１５１）；陕 西 省 教 育 厅 重 点 实 验 室 项 目（１８ＪＳ０５０）；陕 西 省 科 技 新 星 项 目（２０１６ＫＪＸＸ?８７）。 第 一 作 者 简 介 ：肖 颖 （１９９５－ ），女 ，西 安 工 业 大 学 硕 士 研 究 生 。 通 信 作 者 简 介 ：许 军 锋 （１９８１－ ），男 ，西 安 工 业 大 学 副 教 授 ，主 要 研 究 方 向 为 合 金 凝 固 理 论 ，Ｅ?ｍａｉｌ：ｘｕｊｕｎｆｅｎｇ＠ｍａｉｌ．ｎｗｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。 引文格式：肖颖， 许军锋，坚增运．过冷 Ａｌ?７０％Ｓｉ合金熔体的凝固体积变化行为研究［Ｊ］．西安工业大学学报，２０２０，４０（１）：７０?７５． ＸＩＡＯ Ｙｉｎｇ，ＸＵＪｕｎｆｅｎｇ，ＪＩＡＮＺｅｎｇｙｕｎ．ＳｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎＶｏｌｕｍｅＣｈａｎｇｅＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＵｎｄｅｒｃｏｏｌｅｄＡｌ?７０％ＳｉＡｌｌｏｙＭｅｌｔ［Ｊ］． ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０２０，４０（１）：７０?７５．
非平衡态热力学
• 在这种标新立异思想的指导下，普里高京及其领导的布鲁塞 尔学派经过20年的艰苦努力，通过热力学的大门，创立了 “耗散结构”理论，结束了物理学把某些自然界中实际 (shíjì)发生的重要现象排除在外的历史，架设了沟通物理学、 化学等学科所研究的简单体系与生物学、人类社会等学科所 研究的复杂系统之间的桥梁，为用物理学、化学方法研究生 物学问题开辟了道路。“耗散结构”理论是理论生物学的理 论基础之一。耗散结构理论运用系统概念来考察无机、有机 和社会现象，着重从系统与环境的相互联系与相互作用上研 究系统的形成、存在和发展的问题，找到了从无序到有序的 途径。由于“耗散结构”理论独树一帜的观点和方法，因而 它在系统科学中占有十分重要的地位。普里高京也因此荣获 1967年诺贝尔奖。
精品资料
• 由于扩散、热传导和动量传递有着相同的微观本质， 因而它们具有类似的宏观规律，可以在统一的理论框 架中进行研究。这种统一的框架不仅表现在：它们都 可以用形式相同的通量（物质通量、热通量、动量通 量）与推动力（化学势梯度(tī dù)、温度梯度(tī dù)、 流速梯度(tī dù)）间的正比关系来描述，具体表现为 费克定律、傅里叶定律和牛顿定律；而且它们可以统 一组织在非平衡态热力学的理论框架之中。与平衡态 热力学的功能类似，非平衡态热力学揭示了不同传递 特性间一些有价值的普遍联系。
4 非平衡态热力学
• 热力学第二定律指出，自发变化的方向是 能量降低的方向或熵增加的方向。熵增加 虽然能量并没有减少，但体系混乱度增大， 做功的本领降低。热力学第二定律的本质 是，一切自发变化的过程都是从有序向无 序、由混乱度低向混乱度高的方向进行。 在绝大多数物理、化学(huàxué)系统中， 人们看到的总是从非平衡趋向平衡，从有 序趋向无序的退化。
2022凝固第二章
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在一定温度下，也不象平衡状态那样是一个定值，而是 在一个范围内，其值大小取决于动力学条件。J.CBrice 从理论上导出界面前沿溶质分配系数K与晶体长大速度 间的关系。
设v为原子的扩散速度，α为溶质原子在S/L界面上 的粘着系数，β为已被吸附原子脱离系数，CS 、 CL分别
为S 、 L相的溶质浓度。在S/L界面上：溶质原子从S相
时,熔点升高200多度。
10
2、晶体表面曲率的影响
凝固时，晶体表面不平，或凸、或凹，曲率不同，晶体 受到附加压力，晶体体积增加时，要克服附加压力作功。当
任一曲面体积的增加△V ，面积增加△A ，附加压力 △P 与
界面张力σ 的关系为
△A·σ= △P·△V
p A
V
式中， △A/ △V即为三维空间任一曲面物体的曲率，可表
dTp / dP= (Vs-VL ) / (Ss-SL ) dTp－平衡熔点的改变
9
平衡时， △G= GL-GS =△H-TM△S=0 △S=△H/TM VL- Vs= △V； Ss-SL = △S
变换上式，得到:
dTp /dP= -（VL- Vs）/（ △H/TM ）= - (TM △V）/ △H
6
一、纯组元
对于纯金属，如图2－11所示。
当T=TM时，GL=GS，处于平衡转变温度，从液相中
生成固相的自由能变化为；（克分子自由能）
△G= △H＊-TM△S＊=0 △S＊=△H/TM △H＊—结晶潜热，也称为焓。 △S—熔融熵，原子运动的混乱程度。
＊--表示处于熔点平衡状态的自由能
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若T≠TM：则：△G= △H-TM△S≠0
过冷合金熔体非平衡凝固过程形核方式的竞争
过 冷 合 金 熔 体 非 平 衡凝 固过程 形 核 方 式 的竞争
刘 峰 ，张晋渊，张 柯 ，杨根仓
（ 西北工业大学 凝 固技术 国家重 点实验室 ， 西安 ７ ０ ７ ） １ ０ ２
摘
要 ： 形核 是凝 固过 程 的重要 阶段 ． 由经典 形核 理 论及 其 最新 进展 可知 ， 应 不 同的凝 固 对
冷 ， 对其凝 固过 程进 行 了研究 ． 并 ２ 世纪 ７ 代， ｏ Ｏ ０年 Ｗｏ ｄ等 人 ＿通 过 观 测 液 滴 ８ 的凝 固频率 ， 而确 定 了冰 在 水 中 的形 核 率 ， 早 进 最
对形核 方式 的竞 争 进 行 了研 究 ． 果 表 明 ， 质 形 结 均
大成果 ， 但是进一步深入研究 的潜力依 旧很大． 与
＊ 收 稿 日期 ：０ ８０ —６ ２ ０—５２
置饱和与 自由生长） 的竞争 ； 单点形核与多点形核
基金资助 ： 新世纪优 秀人才支持计划（ Ｅ ０ —８ ０ ； ＮＣ Ｔ＿５０ ７ ） 国防基础研 究项 目（ ７ ０ ６ ２ ５ ； Ａ２ ２ ０ ０ ９ ） 留学 回国人员 基金 （ ６ Ｊ０ ２ ； Ｎ Ｃ ００ ） 西北工
近 年来 ， 固理论 和技 术 的进 展 推动 了传统 材 凝 料 的发 展和新 材 料 的 出现 ＿］作 为 凝 固过 程 的初 １． 始 阶段 ， 形核 在很 大 程 度上 决 定 初 生 相 的 结 构 、 尺 寸及 空 间分布 ， 而 影 响最 终 的凝 固组织 ． 进 由于 大 量 异质 核心 的存 在 ， 际凝 固过程 中金 属熔 体很 难 实 获得 大 的过冷 度． 金属熔 体通 过依 附 于其表 面 的金
第 ２ 卷第 ４期 ８
２０ ０ ８年 ０ 月 ８
湿蒸汽非平衡凝结流动的热力学特性
湿蒸汽非平衡凝结流动的热力学特性韩中合;韩旭;李鹏【摘要】水蒸气凝结两相流动呈现高度的非平衡特性。
目前，凝结参数都是利用半经验公式得出，很少考虑两相间传热温差以及耦合问题。
在湿蒸汽两相流输运方程的基础上，建立了一种准确简单的凝结成核和水滴生长模型，采用具有较好激波捕获效果的高精度二阶 TVD 格式进行离散，计算了湿蒸汽非平衡凝结流动参数及凝结冲波分布。
着重研究了湿蒸汽非平衡凝结流动的热力学特性，讨论了进口压力对凝结特性的影响，归纳了进口过冷度对成核率、水滴数、凝结冲波形态的变化规律。
研究表明：进口压力增加，凝结位置逐渐向上游移动；进口过冷度降低，凝结位置向下游移动，达到较高的Mach 数后，才会出现凝结成核；进口过冷度越高，非平衡凝结相变产生的湿度越高。
凝结冲波出现后，湿蒸汽沿喷管继续高速流动，其流动规律与等熵流动相似。
%Wet steam condensation flows presents a high degree of non-equilibrium characteristics. At present, the condensation parameters are obtained by using semi-empirical formula, while heat transfer temperature difference and coupling problems are seldom considered. A simple condensation nucleation model and droplet growth model for non-equilibrium phase change of wet steam is established in this study. In order to calculate the wet steam parameters and condensation shock wave distribution of non-equilibrium condensation flows, the second-order TVD scheme is adopted. The influence of thermodynamic properties of inlet wet steam on the non-equilibrium condensation flow is examined, the influence of inlet pressure on the condensation characteristic is discussed, and various patterns ofinlet subcooled temperature on nucleation rate, droplet number, condensation shock are summarized. It is found that as inlet pressure increases, the condensing location moves upstream. At a lower import subcooled temperature, the condensing position moves downstream. At higher Mach number, nucleation occurs. As the import subcooled temperature increase, the wetness of non-equilibrium condensation phase transition will be higher. After the onset of condensation shock, steam expands continuously along the nozzle and the flow pattern is similar to isentropic flow.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】8页(P4312-4319)【关键词】湿蒸汽;跨声速;两相流;凝结;热力学;激波【作者】韩中合;韩旭;李鹏【作者单位】华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室，河北保定071003;华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室，河北保定071003;华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室，河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】O354跨声速非平衡凝结流动广泛存在于航空、化工、动力、制冷等工程领域，在动力推进、气液分离、旋转机械节能等方面有着较高的应用价值。
关于凝固过冷度若干问题的探讨
关于凝固过冷度若干问题的探讨解明国1陈其善2（1.合力公司合肥铸锻厂、2.合肥工业大学）1.问题的由来过冷是贯穿凝固过程始终的一个非常重要的物理现象，它对铸件凝固组织的形成和状态特征具有重要的影响。
在凝固过程的各个环节特别是在晶体生长阶段，凝固过冷度的表现形式多样且又受着各方面因素的制约，因而这种影响也就表现出高度的复杂性，进而干扰着我们对问题的分析和判断。
先看一个简单的例子。
表1和表2是从可靠资料【1】上摘抄下来，并为人们广为认可的两表1. 在不同的孕育状态下凝固过冷度对灰铸铁共晶团数的影响 孕育剂 (CaSi) w/％0 0.05 0.1 0.2共晶凝固过冷度 / ℃ 24 15 4 2共晶团数 / 个·cm255 108 160 215表2. 在不同的冷却速度下凝固过冷度对灰铸铁共晶团数的影响 冷却速度 / ℃·min-1 60 120 200 375共晶凝固过冷度 / ℃ 12 14 18 22共晶团数 / 个·cm257 75 94 113组数据。
它们分别描述了在不同的孕育状态和不同的冷却速度下，共晶凝固过冷度对灰铸铁共晶团数的影响：前者的共晶团数随凝固过冷度的增加而减少；后者的共晶团数则随凝固过冷度的增加而增加。
我们要问：为什么在这里凝固过冷度的大小与灰铸铁共晶团数之间存在着如此绝然相反的关系？我们应当如何去分析和认识这种现象？其实，类似的情况不仅存在于灰铸铁的共晶凝固过程之中，也不仅表现在凝固过冷度与凝固生核率之间的关系方面（灰铸铁共晶团数主要取决于共晶凝固生核率）。
它普遍存在于各种合金包括生核与生长在内的整个凝固过程之中，进而对晶粒的大小、数量、固/液界面特征、晶粒形态以及枝晶间距等一系列凝固参数产生复杂的影响。
因此只有从凝固过程的本质上对其进行深入地分析和探讨，才能对类似于上述问题中出现的复杂现象作出正确的解释和判断。
凝固是一个伴随着系统散热冷却而进行的液→固相变过程。
采用元胞自动机法模拟凝固微观组织的研究进展 2006
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快速凝固理论及材料制备方法
对于深过冷熔体，其凝固过程不受外部散热条件所控制，生 长速度可以达到甚至超过激冷凝固过程中的晶体生长速度。熔 体深过冷却获得，理论上不受液态金属体积限制。因此，深过冷 是实现三维大体积液态金属快速凝固最为有效的途径。
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应用技术
周书和，刘 明，孙占红，迟志艳：金属快速凝固理论及材料制备方法
（3）扩大固溶极限。过饱和固溶快速凝固可显著扩大溶质元
素的固溶极限。因此既可以通过保持高度过饱和固溶以增加固
溶强化作用，也可以使固溶元素随后析出，提高其沉淀强化作
用。
（4）快速凝固可导致非平衡相结构产生。包括新相和扩大已
坠T（x，t） 坠x
其中 τ 为弛豫时间，λ 为热导率，q 为热流密度。
1.1.2 激光加热过程中金属的非 Fourier 传热与相变的数学
考虑一有限厚度的金属平板被脉冲激光加热熔凝，采用非
Fourier 传热模型时控制方程为：
1 c2
坠2T 坠t2
+
1 α
坠T 坠t
=
坠2T 坠x2
+
1 λ
g（x，t）+
3 结论
快速凝固过程中，冷却速度大大超过一般的凝固过程，传统 的传热学模型已经不适合，需要考虑导热系数和弛豫时间等因 素的作用。快速凝固技术的主要分为是动力学急冷、热力学急冷 以及快速定向凝固法，根据相应的基本理论，发展出了许多能制 备出性能优良非平衡凝固材料的快速凝固技术。
Metal Rapid Solidification Theory and Manufacturing Technique
过冷合金熔体非平衡凝固中形核方式的竞争
式 为位 置饱 和 ， ８ Ｋ 以后 ， １０ 形核 方式从 位置 饱和 转 变 为连续 形核．
关键词 ： 过 冷 ； 非平衡 凝 固； 形核 ； 竞争
来 的．
一
晶、 准晶、 纳米 晶等组织结构 ， 而且可以减少偏析 ， 扩大合金固溶度 ， 形成新的亚稳相［． １ 迄今为止， ］ 虽 然 对非 平衡 凝 固的研究 已经 取得 了很大 的成果 ， 但 是 其进 一步 深入研 究 的潜力 依 旧很大． 核作 为凝 形 固 的初 始 阶段 ， 受 具 体 凝 固方 式 的 控 制 ， 不 而且 对 以后 的生长 尤其是 材 料 的最 终凝 固组 织具 有 重 要 影 响． 常 ， 们 采 用经 典 形 核 理 论［ 和瞬 态 形 核 通 人 ２ ］ 理论［来描述凝 固过程中晶核的生成 、 ３ ］ 形核率和相 选 择行为 ． 但是 ， 核 过 程 究竟 是 采 取何 种 方 式 进 形 行 的？这 一直 没有 引起人 们 的重视． 根据现 有 的理 论 基础 ［］ 实 验 分 析 ［０， 们 认 为 过 冷 熔 体 非 ４和 ７ ］我 ＿ １ 平衡 凝 固的形 核 方式 包 括 ： 置 饱 和 和连 续 形 核． 位 基 于此 ， 文分 析 了不 同过 冷度 下 形核 方 式对 Ｎ — 本 ｉ Ｓ 与 Ｎ —ｉ ｎ ｉ 共晶合金凝固组织的影响． Ｓ
Ｎｘ一 ）ｐ １ｐ ｅ（ ｅ（ ｘ一
）㈣
式 中： 为形核速率 （ ／ ３）Ｎ Ｎ 个 ｍ ｓ ； 与单位体积 中 形核位置密度及振 动频率 有关 （ ／ ３） 个 ｍ ｓ ； 为 原 子跃迁 穿 过液 固界 面 的 能 垒 ； 为 临 界 形 核 功 ； 为 气 体 常 数 ； 为 绝 对 温 度 ； （）为 接 触 因 Ｒ Ｔ ， 子 ， （）一 ｌ ， 为均 质形 核 ； （） １ 非均 质形 核． ， ＜ 为
简述包晶合金平衡凝固和非平衡凝固的组织
简述包晶合金平衡凝固和非平衡凝固的组织
包晶合金的平衡凝固和非平衡凝固是指合金在固态形成过程中的晶体组织形态。
平衡凝固是指合金在凝固过程中达到了热力学平衡状态，晶体的组织结构与热力学平衡相对应。
在平衡凝固条件下，合金中的成分会均匀分布在晶体中，晶界清晰并且稳定。
平衡凝固下合金的晶体组织多为经典的大小一致且形状规则的晶粒。
平衡凝固的条件一般包括足够的凝固时间、恰当的凝固速度和温度控制，以确保合金所达到的平衡凝固状态。
非平衡凝固则是指合金在凝固过程中未能达到热力学平衡状态，晶体的组织结构与热力学平衡相对应。
在非平衡凝固条件下，合金中的成分会发生偏析现象，晶界不清晰且有可能存在结构缺陷。
非平衡凝固下合金的晶体组织形态复杂多样，包括大小不一的晶粒、包晶、二次包晶等。
非平衡凝固的条件可能涉及快速冷却、外加应力等因素，以阻止晶体达到平衡凝固状态。
总的来说，包晶合金的平衡凝固和非平衡凝固的组织形态有着明显的区别。
平衡凝固下形成的晶体组织结构一般更加均匀、规则，并且晶界清晰稳定；而非平衡凝固下形成的晶体组织结构则较为复杂，可能存在偏析和结构缺陷。
平衡凝固和非平衡凝固
平衡凝固和非平衡凝固1. 什么是凝固？说到凝固，大家可能会想起冬天的冰块、冷饮里的冰霜，或者那些被冻得硬邦邦的水果。
这一切其实都跟“凝固”这个过程有很大关系。
简单来说，凝固就是物质从液态转变为固态的过程，听起来很简单对吧？但实际上，这个过程可分为两种类型：平衡凝固和非平衡凝固。
乍一听有点高大上，但别担心，接下来我会带大家轻松了解这两种凝固。
1.1 平衡凝固先说说平衡凝固。
这就像是在大自然的舞台上，所有的演员都在认真排练，各司其职。
想象一下，一杯热巧克力冷却的过程，温度逐渐降低，巧克力分子们就像是慢慢找到了自己的舞伴，逐渐排列整齐，最后形成了一块光滑的固体。
这个过程非常稳定，几乎是一步一步来，不急不躁，像极了冬天里家里的暖气慢慢升温。
大家在这个过程中，温度均匀，没有剧烈的波动，凝固得既优雅又顺畅。
这种凝固过程的一个好处是，生成的固体结构非常均匀，就像精致的糕点，层次分明。
它在工业上也很有用，比如在制作高质量的金属材料时，平衡凝固能帮助材料保持稳定的性能。
所以说，平衡凝固就像一场和谐的舞会，大家都在节奏中舞动，气氛好得不得了。
1.2 非平衡凝固而非平衡凝固就有点不一样了。
这个过程就像是一个突如其来的狂欢派对，大家的情绪高涨，一下子就开始了疯狂的舞动。
想象一下，你把一锅水煮沸，然后突然把火关掉，水就会迅速降温，形成各种形态的冰块。
这个过程中，分子们没那么有序，像是失控的舞者，有的还在忙着找舞伴，有的已经冷得发抖，结果形成的冰块可能会有很多的空隙和不规则的形状。
非平衡凝固在一些特殊情况下很有用，比如说在制造一些特殊材料时，它可以帮助形成特定的微观结构，就像制作花样年华的泡泡糖，有时候要的就是那种独特的、不规则的形状。
虽然这个过程看起来有点混乱，但也正是这种混乱，才带来了意想不到的惊喜。
2. 平衡凝固和非平衡凝固的区别2.1 过程的稳定性现在，咱们来对比一下这两种凝固。
平衡凝固就像是细水长流，温柔地进行，给人一种稳定感。
关于非平衡组织加热相变的规律
关于非平衡组织加热相变的规律
非平衡组织加热相变的规律是物理学领域一个重要的研究课题。
实验发现，非平衡组织加热相变的过程中往往存在着相变延迟、相变
速率急剧增加等现象。
这些现象可以通过非平衡态相变理论进行解释，其中包括了非平衡态相变的形成机制、非平衡态相变的临界行为等内容。
在非平衡组织加热相变过程中，材料往往会经历两个阶段。
首先
是晶体的熔化，其次是熔体的加热。
晶体熔化的过程受到多种因素的
影响，例如晶体的晶体结构、晶体的表面润湿性等。
而熔体的加热则
与热传导性质、热容等因素密切相关。
此外，非平衡态相变过程中温度、时间等参数的变化也会对相变过程产生影响。
总之，非平衡组织加热相变的规律是一个非常复杂的问题，需要
综合考虑多种因素的影响。
通过对这些因素的研究，可以更好地理解
非平衡态相变的机制和规律，为工业生产和材料科学的发展提供基础
性的理论支持。
非平衡态热力学的研究进展及应用
非平衡态热力学的研究进展及应用
张士宪;李运刚;何小凤
【期刊名称】《湿法冶金》
【年(卷),期】2007(026)004
【摘要】在自然界中,许多过程都是非平衡态过程.要研究这些过程,仅靠经典热力学是远远不够的.本文介绍了非平衡态热力学的主要理论,综述了非平衡态热力学的研究进展,介绍了非平衡态热力学在各个领域中的应用现状,指出随着非平衡态热力学理论的发展,它将在越来越多的领域得到广泛的应用.
【总页数】6页(P169-174)
【作者】张士宪;李运刚;何小凤
【作者单位】河北理工大学,冶金与能源学院,河北,唐山,063009;河北理工大学,冶金与能源学院,河北,唐山,063009;河北理工大学,冶金与能源学院,河北,唐山,063009【正文语种】中文
【中图分类】O645.164
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材料成型原理第四章答案.
第四章1． 何谓结晶过程中的溶质再分配?它是否仅由平衡分配系数K 0所决定?当相图上的液相线和固相线皆为直线时，试证明K 0为一常数。
答：结晶过程中的溶质再分配：是指在结晶过程中溶质在液、固两相重新分布的现象。
溶质再分配不仅由平衡分配系数K 0决定 ，还受自身扩散性质的制约，液相中的对流强弱等因素也将影响溶质再分配。
当相图上的液相线和固相线皆为直线时K 0为一常数，证明如下：如右图所示：液相线及固相线为直线，假设 其斜率分别为m L 及m S ，虽然C *S 、C *L 随温度变化有不同值，但L m S m L S m T T m T T C C K /)(/)(0****--===S L m m =常数， 此时，K 0与温度及浓度无关，所以，当液相线和固相线为直线时，不同温度和浓度下K 0为 定值。
2． 某二元合金相图如右所示。
合金液成分为C B =40%，置于长瓷舟中并从左端开始凝固。
温度梯度大到足以使固-液界面保持平面生长。
假设固相无扩散，液相均匀混合。
试求：①α相与液相之间的平衡分配系数K 0；②凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分之几?③凝固后的试棒中溶质B 的浓度沿试棒长度的分布曲线。
解：（1）平衡分配系数K 0 的求解：由于液相线及固相线均为直线不同温度和浓度下K 0为定值，所以：如右图，当T=500℃时，K 0 =**L C C α=%60%30=0.5 K 0即为所求 α相与液相之间的平衡分配系数. （2）凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分数的计算:由固相无扩散液相均匀混合下溶质再分配的正常偏析方程)1(00-*=K L L f C C图 4-43 二元合金相图K 0＜1C 0K 0C 0/K 0T C *S C *L C 0C T *Tm代入已知的*L C = 60％ , K 0 = 0.5, C 0= C B =40%可求出此时的L f = 44.4％由于T=500℃为共晶转变温度,所以此时残留的液相最终都将转变为共晶组织,所以凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分数也即为44.4％.（3）凝固后的试棒中溶质B 的浓度沿试棒长度的分布曲线 (并注明各特征成分及其位置)如下:3． 在固相无扩散而液相仅有扩散凝固条件下，分析凝固速变大（R 1→R 2，且R 2＞R 1）时，固相成分的变化情况，以及溶质富集层的变化情况。
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图 ３ 计算得到 的 过 冷 Ｃ ｕ ｉ ｔ ｔ ７ ０Ｎ ３ ０合金的 Δ ｂ ｕ和 Δ １与 ｐ
［６］ 过冷度 Δ Ｔ 的关系 １
图 ２ 计算所得 Ｃ ｏ ｄ ８ ０Ｐ ２ ０合 金 凝 固 枝 晶 上 的 应 力 随 过
１ ５］ 冷度的变化曲线 ［
Ｆ ｉ ３Ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄΔ ｔ ｎ ｄΔ ｔ ｓ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ － ｇ ｂ ｕａ １ａ ｐ ［ １ ６］ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｃ ｏ ｏ ｌ ｅ ｄ Ｃ ｕ Ｎ ｉ ａ ｌ ｌ ｏ ７ ｇ ｙ ０ ３ ０
［ １ ７］ 非平衡凝固形成 的 固 相 体 积 分 数 ｆ 和近平衡凝固 ｓ ［ １ ８］ 的糊状区时间 Δ 可分别表示为 ： ｔ １ ｐ （ ＴＲ ＋ Δ Ｔ －Ｔ１） Ｃｐ （ ） ２ ｆ ｓ ＝ Ｈ Δ （ １－ｆ Ｈ Δ ｓ） （ ） ｔ ３ Δ １ ＝ ｐ Ｃｐ Φ ＴＲ 为 最 大 复 辉 温 度 ， Ｔ 是 过 冷 度， Ｔ１ 是 液 其中 ， Δ 相线温度 ， Ｈ 是 熔 化 热， Ｃｐ 是 液 态 热 容 率 ， Δ Φ 为液体
ＴＲ 是复辉最高温度 ， Ｔｎ是形核温度 ， ｓ是初始阶段的凝 β 固收缩率 。 ［５］ 为定量研究晶粒细化时所对 ２ ０ １ １年， Ｚ ｈ ｏ ｕ等 １
应的收缩应力与屈服强度的关系 ， 应用式 （ 从理论上 １） 计算了 Ｃ ｏ Ｐ ｄ ８ ０ ２ ０ 合金枝晶骨架间应力随过冷度 的 变 化 ） 。 曲线 （ 图２
图 １ 在过冷度 Δ Ｔ＝３ １ ８ Ｋ 时凝固后得到的 Ｎ ｉ ｄ ７ ５Ｐ ２ ５ 合金 从 晶 内 到 晶 界 Ｐ ｄ元素含量的线扫描分 ［ １ ３］ 析 Ｆ ｉ １ Ａｌ ｉ ｎ ｅ ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｇ ｙ ｒ ａ ｉ ｎ ｓ ａ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｉ ｎ ｅ ｄ ｏ ｆ Ｐ ｄ ｉ ｎ Ｎ ｉ Ｐ ｄ ｕ ｎ ７ － ｇ ５ ２ ５
８， ９］ ： 大家比较认同的是重熔碎断机制 ［ 较大的枝晶偏 析
１ 引 言
热力学深过冷是指通过各种有效的净化手段避免 或消除熔体中异 质 晶 核 ， 使合金熔体获得深过冷并发 生快速凝固的一种工艺方法 。 深过冷熔体的 凝 固 是 远 离 平 衡 的 快 速 凝 固 ， 其凝 固机制和凝固组织表现出与传统凝固不同的特点 。 热 力学深过冷熔体凝固组织的非平衡效应主要表现在晶 粒尺寸细化 、 亚稳 相 析 出 、 调 幅 分 解、 形成块体非晶等 几个方面 。 在这些方面进行的探索与研究对研发新型 １， ２］ 。 高性能材料具有重要的理论意义和实用价值 ［
２ ７ ３ ０
Байду номын сангаас
） 卷 ２ ０ １ ２ 年第 ２ ０期（ ４ ３
本应表现熔质 偏 析 的 熔 质 分 布 。 据 此 认 为 ， 第二次晶 粒细化源于凝固枝晶碎断再结晶机制 。
第二次晶粒细化 ， 而且还观察到了交叉的堆垛层错和 孪晶 。 从而进一 步 证 实 是 收 缩 应 力 诱 发 了 枝 晶 碎 断 ， 同时形变造成的位错和储存的晶格畸变能又引发了再 结晶 ， 细化了晶粒 。
１ １］ １ ２］ 机制 ［ 和枝晶尖 端 失 稳 机 制 ［ 等， 然 而， 这些机制多 在特定合金中应用较好 。 为了进一步探索出更具普遍
意义的晶粒细化机制 ， 近期人们做了一些新的研究 。 ［ １ ３］ ， 年 等 用熔融玻璃包裹的方法使 Ｎ ２ ０ ０ ７ Ｌ ｕ ｉ ７ ５ 在Δ Ｐ ｄ １ ８ Ｋ 的过冷度 ， Ｔ＞１ ６ ０ Ｋ ２ ５ 合金获得了最大为 ３ 的范围内凝固组织发生了第二次晶粒细化 。 作 者对在
Ｔ＝３ １ ８ Ｋ 大过冷度时凝固得到的组织进行元素分 析 Δ 发现 ， 从晶界到晶粒中心 Ｐ ｄ 含量呈小幅波动状水平变
） ， 图１ 表 明 晶 界 处 未 发 生 熔 质 聚 集。 而 在 ２ 化（ ３ Ｋ＜ 从晶界 Ｔ＜６ ６ Ｋ 低过冷度下发生第一次晶粒细化时 ， Δ 到晶粒中心 Ｐ 表明晶界处发 ｄ 含量却呈单调递减趋势 ， 生了熔质聚集 。 分 析 在 大 过 冷 度 下 ， 由结晶潜热引起 的过热的影响 已 变 弱 ， 而 收 缩 应 力 显 著 增 强。当 其 超 过枝晶骨架的屈服强度时 ， 枝晶将发生碎断 。 同时 ， 孪 晶和清晰且没有 溶 质 聚 集 的 晶 界 的 出 现 ， 都说明在凝 固时还发生了再 结 晶 ， 其驱动力应是储存在碎断枝晶 中的晶格畸变能 。 碎断和再结晶都扰乱了微观组织中
冷却速率 。 所以作者将非平衡快速凝固和随后的近平 衡凝固通过 式 （ 中Δ 并结合 Ｋ ３） ｔ ａ ｒ ｍ ａ模 １ 联 系 起 来， ｐ 型计算得到了 Δ 如 ｔ ｔ Ｔ 的 函 数 图 像， Δ １、 ｂ ｕ与 过 冷 度 Δ ｐ 。 ， 图 ３ 所示 由 Ｋ ａ ｒ ｍ ａ 模型可知 糊状区时间 Δ ｔ １ 大于 ｐ 枝晶将发生破断并导致晶 枝晶有效破碎时 间 Δ ｔ ｂ ｕ时， 粒细化 。 据此 ， 作者判断发生两次晶粒细化的过冷度 范围分别是 ： ３ ２ Ｋ＜Δ Ｔ＜１ ０ ６ Ｋ和Δ Ｔ＞１ ８ １ Ｋ。 对该合 金凝固实验得到的两次晶粒细化对应的熔体过冷度 范 围分别是 ： 从理 ４ ４ Ｋ＜Δ Ｔ＜９ ０ Ｋ和Δ Ｔ＞２ ０ ０ Ｋ。 可见 ， 论上预测了两次 晶 粒 细 化 的 过 冷 度 范 围 ， 并且实验结 果与之吻合较好 。
现Ｃ ｕ Ｆ ｅ ５ Ｋ 时形成了相分离结 ５ ０ ５ ０合 金 在 过 冷 度 为 ６ 构， 在更大的过 冷 度 下 还 发 生 了 第 二 次 相 分 离 。２ ０ １ ２
［ ７］ 年， Ｗ ａ ｎ ｉ ｏ ｎ Ｉ ｎ ｇ等 发 现 Ｎ ４ ５Ｃ ５Ｍ ３ ６． ７ １ ３． ３合 金 在 过 冷 度 。 ， 为６ 时马氏体相变被抑制 研究表明 不同种类的 ９ Ｋ
２ 晶粒细化机制
在对热力学深 过 冷 熔 体 凝 固 组 织 的 研 究 中 发 现 ， 随着熔 体 过 冷 度 的 增 加 ， 熔体的凝固组织在 Δ Ｔ＊ 、 其中 Δ Ｔ＊ ＊ 处会分别出现 晶 粒 细 化 现 象 （ Ｔ＊ 、 Ｔ＊ ＊ Δ Δ 分别为低过冷度 和 大 过 冷 度 下 发 生 的 第 一 次 、 第二次 。由于晶粒细化会对 晶粒细化所 对 应 的 临 界 过 冷 度 ） 材料的性能产生 重 要 影 响 ， 并且凝固组织的这种演变 所以引起了广大学者 是过冷熔体凝固 时 自 发 产 生 的 ， 的广泛关注 ， 尤其是在细化机制方面 。 对于在低过冷 度 下 发 生 的 第 一 次 晶 粒 细 化 ， 目前
合金在相 应 的 过 冷 度 下 会 表 现 出 不 一 样 的 非 平 衡 效 应 。 为了阐明热力学深过冷熔体在非平衡态下凝固过 程， 理解和应用其非平衡效应 ， 学者们对在晶粒细化机 制、 亚稳相析出机制 、 调幅分解现象以及大块非晶的形
＊
） ； ） ； 基金项目 ： 国家自然科学基金资助项目 （ 浙江省重点科技创新团队资助项目 （ 宁波大学学科基金资 ５ １ １ ７ ４ １ ２ １ ２ ０ １ ０ Ｒ ５ ０ ０ １ ６ ８ － ） 助项目 （ Ｘ ｋ １ １ １ ０ ５ ４ 收到初稿日期 ： 收到修改稿日期 ： 通讯作者 ： 潘 晶 ２ ０ １ ２ ０ ３ ０ ９ ２ ０ １ ２ ０ ６ ２ ８ － － － － ， 作者简介 ： 孔大海 （ 男， 河南兰考人 ， 硕士 ， 师承潘晶教授 ， 从事磁性材料研究 。 １ ９ ８ ６－ ）
［ ３］ 近年来相关的研究发展较快 。２ ０ １ １年， Ｚ ａ ｎ ｇ等 已使 Ｃ ｏ Ｃ ｕ ｉ ６ ５ Ｋ 的过 冷 度 。 ４ ５ ４ ５Ｎ １ ０ 合金获得了最大为 ４
和在低过冷度下释放的潜热会造成一次枝晶尖 端和 二 次枝晶根部熔点下降和温度的上升 。 在强烈的热冲击 和高速流动熔体的冲刷下 ， 枝晶骨架发生重熔碎 断 ， 熔 断的枝晶将作为一种 “ 异质核心 ” 在很大程度上提高熔 体中的形核率 ， 导致了晶粒细化 。 对于大过冷度 下 晶 粒 细 化 机 制 ， 以往已提出多种 ［ １ ０］ ， 理论进行解 释 如 压 力 波 形 核 机 制 、 临界生长速度
孔大海 等 ： 热力学深过冷熔体凝固组织非平衡效应的研究进展
２ ７ ２ ９
＊
热力学深过冷熔体凝固组织非平衡效应的研究进展
２ ， 孔大海１， 张卫兴１， 潘 晶１， 蒋远霞１， 刘新才１， 王 慧１
（ 宁波市新型功能材料及其制备科学实验室 －省部共建国家重点 １．宁波大学 材料科学与化学工程学院 ， ） 实验室培育基地 ，浙江 宁波 ３ 宁波大学 理学院 ， 浙江 宁波 ３ １ ５ ２ １ １； ２． １ ５ ２ １ １ 摘 要： 热力学深过冷熔体的凝固是远离平衡的快 ， 速凝固 其凝固 机 制 和 凝 固 组 织 表 现 出 与 传 统 凝 固 不 同的特点 。 热力学深过冷熔体凝固的非平衡效应主要 ） 表现在晶粒尺寸细 化 、 亚 稳 相 析 出、 调幅（ 分 Ｓ ｉ ｎ ｏ ｄ ａ ｌ ｐ 解、 形成块体非 晶 等 几 个 方 面 。 在 这 些 方 面 进 行 的 探 索与研究对研发新型高性能材料具有 重 要的 理论意义 和 实用价值 。 近年来 相 关 的研究发 展较 快 。 对在晶粒 细化机制 、 亚稳相析出机制 、 调幅分解现 象以及 大块非 晶的形成等方面研究的新进 展 进行 了综述 和分析 。 关键词 ： 非平衡效应 ； 凝固机制 ； 凝固 热力学深过冷 ； 组织 中图分类号 ： Ｂ ３ ３ ２ Ｔ （ ） 文章编号 ： １ ０ ０ １ ９ ７ ３ １ ２ ０ １ ２ ２ ０ ２ ７ ２ ９ ０ ６ － － － 文献标识码 ： Ａ 成等方面展开了大量的研究 。 本文对这些研究的新 进 展进行了综述和分析 。
３ 亚稳相析出机制