(2)不同凝固条件下不同凝固区域微观组织差异情况及其机理分析
凝固过程微观机制与力学行为分析
凝固过程微观机制与力学行为分析凝固是一种物质由液态转变为固态的过程，凝固过程的微观机制与力学行为对于材料的性能和制备具有重要影响。
在本文中，我们将探讨凝固过程的微观机制和与之相关的力学行为。
凝固过程的微观机制涉及到原子或分子的有序排列，以形成固态材料的晶格结构。
在液态到凝固过程中，原子或分子在液态中以无序状态运动，而在凝固过程中逐渐有序排列。
首先，在凝固过程中，当液态的温度降低到凝固点以下时，原子开始聚集在一起，形成临时的有序区域，称为团簇。
这些团簇将继续通过吸收周围的原子而增长，形成凝固晶核。
凝固晶核的增长受到热力学驱动力和动力学因素的影响。
热力学驱动力是指固态相比液态相更为稳定的状态，液相中的原子由于热运动在晶体核心附近聚集形成临时团簇的趋势。
动力学因素包括扩散、表面张力、界面能等，影响着晶核的增长速率。
通过扩散过程，来自液相的原子逐渐扩散到晶核表面，并与晶核上的原子结合，使团簇增长。
表面张力和界面能则抵抗着原子的结合，阻碍晶核的增长。
只有当增长速率超过了由热力学驱动力和动力学因素造成的阻碍时，晶核才能继续增长并形成完整的晶体。
在凝固过程中，形成的晶体具有特定的晶体结构。
晶体结构影响着材料的力学行为。
晶体结构中的晶粒是由单个晶体晶格构成的，晶粒之间由晶界分隔开。
晶界是晶体内部的缺陷区域，对于材料的力学性能具有重要影响。
晶界的存在使材料具有优异的力学性能，例如强度、韧性和塑性等。
晶界的位错运动和滑移也是材料变形的主要机制之一。
在凝固过程中形成的晶体结构还会影响材料的热导和电导性能。
晶体的结构决定了原子或分子的周期性排列，因此影响了能量和电子的传输。
晶体结构的不同排列方式会导致材料具有不同的热导率和电导率。
例如，具有紧密晶格结构的金属通常具有较好的热导性能，而具有松散晶格结构的陶瓷材料通常具有较低的热导性能。
除了晶体结构，凝固过程还会影响材料的组织和缺陷形成。
凝固速率的不同将导致材料形成不同的晶粒尺寸和形貌。
溶液凝固的微观原理
溶液凝固的微观原理溶液凝固是指液体在一定条件下形成固体的过程。
在溶液凝固的过程中，溶质通过与溶剂分子之间的相互作用，使液体转变为固体状态。
溶液凝固的微观原理涉及到溶质分子/离子与溶剂分子之间的相互作用、热力学和动力学等多个方面。
溶液凝固的微观原理主要包括以下几个方面：1. 溶剂分子与溶质分子之间的相互作用溶液中的溶剂和溶质分子在接触时会发生相互作用。
这些相互作用包括氢键、离子键、范德华力等。
当溶液中溶剂分子与溶质分子之间的相互作用强于溶剂分子与自己之间的相互作用时，溶质分子就会与溶剂分子结合形成一个有序的结构，从而凝固为固体。
2. 热力学因素热力学是研究物质在不同条件下的热平衡状态和热力学性质的学科。
在溶液凝固过程中，热力学因素对溶质与溶剂的相互作用起着重要作用。
根据热力学第一定律（能量守恒定律），能量的转化可以使溶解过程的热效应，从而引起溶液凝固。
3. 动力学因素动力学是研究物质和过程的力学规律和规律变化的学科。
在溶液凝固过程中，动力学因素包括速度和方向的因素，主要包括溶质分子在溶液中的扩散和边界条件对于固化构型的制约等。
溶液中溶剂和溶质分子的扩散速率、分子大小、溶液浓度等动力学因素都会影响溶液凝固的速度和过程。
4. 平衡态的形成溶液凝固的过程是一个动态平衡过程。
在溶解过程中，溶质分子与溶剂分子之间的相互作用强烈，但是溶液中依然随机存在游离的溶质分子。
在一定条件下，当溶剂分子与溶质分子之间的相互作用达到动态平衡时，溶液凝固就发生了。
除了以上几个方面，溶液凝固的微观原理还与溶液的性质、温度等因素有关。
而溶液凝固的条件主要包括溶质浓度的变化、温度的变化、压力的变化和时间的变化等。
当一定条件下这些因素发生变化时，会影响到溶液凝固的速度和过程。
综上所述，溶液凝固的微观原理包括溶剂分子与溶质分子之间的相互作用、热力学和动力学因素、平衡态的形成等。
这些因素共同作用，导致溶液从液体状态转变成固体状态。
了解溶液凝固的微观原理，有助于我们更好地理解溶液的特性、性质和应用。
凝固条件对非晶合金的微观结构和性能的影响
摘 要 ：采用不 同凝 固控 制的方法 ，研究了凝固条件对非晶合金 的微观结构 、热稳定性 以及力 学性能的影响。研究表 明，高
温下铜 模喷铸样品为完全非 晶结构 ，而低温喷铸和 电弧原位 吸铸所制备 的样 品中存 在着一些 纳米量级 的析 出相 。高温喷铸样
品表现出非晶合金典型 的脆断行为 ，但低温喷铸和原位 电弧吸铸样 品则表现 出较 高的强度 和 良好 的塑性变形 能力 。高温甩带 样品初 始晶化温度高于相应 的低温甩带样 品，其长期热稳定性优 于低 温甩带样 品，表明浇铸温 度的升 高增强 了非 晶合金 的热
稳 定性 。
关 键 词 ：非 晶合金 ； 固条件 ；微观结构 ；力学性能 ；热稳定性 凝
ａｎｄ ｝ｒ Ｊ ０Ｄｅｒ ｉ ｍ ０ｒＤｎＯＵＳ Ａ ｌ ＯｙＳ ， ｔ ｅｓ ｏＩ Ａ ｌ
Ｗ ＡＮＣ ｍｉ ＺＨＵ Ｚｈ ｎ ｗａ ｇ， ＦＵ Ｈｕ ｍｅ ｇ， Ａｉ ｎ， ｅｇ ｎ ａ ｎ
Ｌ ｎ Ｉ Ｈｏ ｇ， ＺＨ ＡＮＧ ｉ ｎ Ｈａ ｆ ｇ， Ｈ Ｕ ｈ ａ ｇ ｉ ｅ Ｚ ｕ ｎ ｑ
ｗｅｅ ｔ ｐ ｃ ｌ ｂ ｉ ｌ ｎ ｓ ， ｂ ｔｔ ｅ Ｌ ｎ Ｃ ｓ ｍｐ ｅ ｘ ｉ ｉ ｄ ｈ ｇ ｔｅ ｇｈ ａ ｄ ｇ ｏ ｌｓｉ ｅｏ ｍａ ｉｎ ａ ｉ ｔ ． Ｔ ｅ ｒ ｙ ｉ ａ ｒ ｔ ｅ ｓ ｔｅ ｕ ｈ Ｔ ａ ｄ Ｓ ａ ｌｓ ｅ ｈｂ ｔ ｉｈ ｓｒ ｎ ｔ ｎ ｏ ｄ ｐａ ｔ ｄ ｆｒ ｔ ｂ ｌ ｙ ｅ ｃ ｏ ｉ ｈ ｃ ｓａｌ ａｉｎ ｓａｔｔｍｐ ｒ ｔｒ ｆｈ ｇ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｍｅｔｓ ｉ ａ ｌ ｓ ｗ ｒ ｉｈ ｒ ａ ｄ ｉ ｏ ｇ ｔｒ ｔ ｅ ａ ｔｂ ｌ ｙ ｗａ ｙ ｒ ｔ ｌ ｚ ｔ ｔｒ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｏ ｉｈ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｌ ｐｎ ｓ ｍｐ ｅ ｅ ｅ ｈ ｇ ｅ ｎ ｔ ｌ ｎ ｅ ｍ ｈ ｒ ｌｓａ ｉ ｔ ｓ ｉ ｏ ｓ ｍ ｉ ｂ ｔ ｒｔ ａ ｈ ｔｐ ｅ ａ ｅ ｙ ｌｗ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｌ ｓ ｉ ｔ ｏ ｅ ｓ ｏ ｓ ｔｅ ｔ ｅ ａ ｔｂ ｌｙ ｏ ｍｏ ｈ ｕ ｌ ｙ ｒ ｍ— ｅｔ ｈ ｎ ｔａ ｒ ｐ ｒ ｄ ｂ ｏ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｍｅｔ ｐ ｎ， ｈ ｓ ｈ ｗ ｈ ｈ ｒ ｌｓａ ｉ ｔ ｆ ａ ｒ ｏ ｓ ａ ｏ ｓ ｗｅｅ ｉ ｅ ｍ ｉ ｐ ｐ ｏ ｅ ｙ ｅ ｅ ａ ｅ ａ ｔ ｇ ｔｍｐ ｒ ｔｒ ． ｒｖ ｄ ｂ ｌｖ ｔ ｄ ｃ ｓｉ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｎ
凝固原理
3.3.1 溶质再分配
• 液相完全均匀化，固相中不发生任何扩散
• 设合金C0在T1开始结晶， 并随着温度的下降，结晶 连续进行。 固相中无任何扩散，所以 在不同温度T1、T2，…… 形成的a，便始终各自保持 着与其形成温度相对应的 平衡成分C1a、 C2a ，……。这样，当温 度降至相当于固线的T3 时，所有固相a的平均民分 必然位于C0之左。
23
3.3.1 溶质再分配
• 若令K0=Ca/CL，由fL=1-fa，可得dfL=-dfa，则可将 上式变为： (1-K0)CLdfa=(1-fa)dCL+faK0dCL • 分离变量积分，并利用Ca= K0CL可得： CL=C0[1-（1-K0）fa]-1 Ca=K0C0[1-(1-K0)fa]-1
aC ⇔LC
a 1
( )
( )
L 1
16
3.3.1 溶质再分配
• 并以此来更替旧的平衡关系。新平衡关系建立后， 利用杠杆定律，则可求出两相的相对量：
a%=[(C1L －C0)/(C1L － C1a)]×100% L%=[(C0－ C1a)/(C1L － C1a)]×100%
• 结晶过程的进一步发展，有赖于温度进一步下 降。设冷至T2，这时结晶分两方面同时进行： • 在T1时已不同程度成长的晶体再在T2继续长大 • 在T2由L(C1L)中重新生核并长大。
21
3.3.1 溶质再分配
• 若使分段冷 凝过程中的 温度差△T 缩 小 到 dT ， 即 成 连续平衡冷 凝过程，即 液、固两相 随时随地都 可达到平衡 成分，如图 实线所示。
22
3.3.1 溶质再分配
• 设此时固液两相的分数分别为fa和fL(=1-fa)，如有微 量固相dfa析出，则固、液相的成分必随之发生变化， 分别增加dCa和dCL，如图虚线所示。 • 由于faCa+fLCL=定值C0 ，故微分之，即得平衡凝固 的质量微分方程： fadCa+Cadfa+fLdCL+CLdfL=0 1、3两项分别相当于区域1和3 2、4两项之和，即Cadfa+CLdfL[=-(CL-Ca)dfa] 相当于区域2
西北工业大学《材料科学基础》课后题答案
1． 有关晶面及晶向附图2.1所示。
2． 见附图2.2所示。
3． {100}＝(100)十(010)+(001)，共3个等价面。
{110}＝(110)十(101)+(101)+(011)+(011)+(110)，共6个等价面。
{111}＝(111)+(111)+(111)+(111)，共4个等价面。
)121()112()112()211()112()121()211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++=共12个等价面。
4． 单位晶胞的体积为V Cu ＝0.14 nm 3(或1.4×10-28m 3) 5． (1)0.088 nm ；(2)0.100 nm 。
6． Cu 原子的线密度为2.77×106个原子/mm 。
Fe 原子的线密度为3.50×106个原子/mm 。
7． 1.6l ×l013个原子/mm 2；1.14X1013个原子/mm 2；1.86×1013个原子/mm 2。
8． (1) 5.29×1028个矽原子/m 3； (2) 0.33。
9． 9. 0.4×10-18/个原子。
10． 1.06×1014倍。
11． (1) 这种看法不正确。
在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的。
位错环的柏氏矢量为b ，故其相对滑移了一个b 的距离。
(2) A'B'为右螺型位错，C'D'为左螺型位错；B'C'为正刃型位错，D'A'为负刃型位错。
位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3所示。
12． (1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ0，的方向应与de 位错线平行。
(2)在上述切应力作用下，位错线de 将向左(或右)移动，即沿着与位错线de 垂直的方向(且在滑移面上)移动。
不同硬化方法形成的水玻璃胶粒的微观形态变化及其原因探讨
许 进（ 湛江 广播 电视大 学 ， 东省 湛 江市 ５ ４ ０ 广 ２ ０ ３）
摘 要 ： 用有 机 酯硬 化 、 热硬 化钠 水玻璃 砂 的 强度 均 比 Ｃ ： 化 的成 倍提 高 。通 过 实验和 分析 可知 ： 采 加 Ｏ硬 水
ｓ ｌｔ ｎ ｔ ｅ ｎ ｒ ａ ｅ ｆ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｎ ｗｈ ｃ ｉ ｎ ｒ ａ ｅ ｐｐ ｒ ｎ ｔ ｓ ｆ ｏ ｌ ｉ ａ ｏ ｇ ｈ ａ ｉ ｏｕ ｉ ， ｉ ｃ ｅ ｓ ｏ ｃ ｎ ｅ ｔａ ｉ ， ｉ ｈ ｗ ｌ ｃ ｅ ｓ ｏ ｏ ｔ ｉｅ ｏ ｃ ｌ ｏｎ ｍ ｎ ｔ ｅ ｃ ｄ ｏ ｈ ｏ Leabharlann ｉ ｕ ｉ ｉ ｓ维普资讯
材 料 工 艺 Ｍ ＴＲＡ ＆ＴＣ Ｎ Ｌ Ｇ Ａ Ｅ ＩＬ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ
不 同硬化方法 形成的 水玻璃胶粒的微观形态变化及其原因探讨
Ｔｈ ｏ ｍ ａ ｉ ｎ Ｃｈ ｎ ｅ ｆＳ ｌ ａ ｅＰ ｒ ｉｌｓＭ ｏ ｐ ｏ ｏ ｙ Ｃｕ ｅ ｙ ｅＦ ｒ ｔｏ ａ ｇ ｓｏ ｉ ｃ ｔ ａ ｔｃｅ ｒ ｈ ｌ ｇ ｒ ｄ ｂ ｉ
ｍ ｏｅ ｕｅ ，ｎ ｂｌ ｇ ｔ ｅ ｆ ｒ ａ ｉ ｆ ｌｃ ｌｓｅ ａ ｉ ｈ ｏ ｍ ｔ ｎ ｏｎｏ ｒ ａ ｔ ｌｓｍ ａ ｉｇ ｔ ｅ ｐａｔ ｌｓｃ ｎａ ｎｌｓ ｏｕ ｉｎ ｈ ｎ ｅ ｓ ｍｏ ｅ ｐ ｒｃｅ ， ｋｎ ｈ ｒｃｅ ｏ ｔ ｉ ｓ ｓ ｌｔ ，ｅ ｃ ｍａ ｌ ｉ ｉ ｅ ｏ ｌ
ｂ ｕ ｄ ｂ ｙ ｏ ｅ ｏ ｄ ｎ ｔｅ ｈｇ ｏ ｎ ｙ ｈ ｄｒ ｇ ｎ ｂ ｎ ｓ ｉ ｈ ｉｈ－ ｃ ｔ ｔ ｉｃ ｔ ｒｃｅ ｔ ｐ ｔｅ ｐａ ｔ ａ ｅ ｓ ｇ ｏ ｎ Ｓｍ ａｌ ａ ｅａ ｅ ｓｌ ａｅ ｐａ ｔ ｌｓ ｓ ｏ ｈ ｌｓｉ ｔ ｂｌｔ ｒ ｗｉｇ． ｉ ｉ ｃ ｌ ｐ ｒｃｅ ａｎ ｄ ｗｈｌ ｅ ｔ ｇ ｓ ｌｒ ｓｓ ｄ ｐｅ ｄ ｏ ｈ ｎ ｒ ｙ ｃ ｕ ｉｇ ｔ ｅ ｒ ｄｕ ｔ ｎ ｏ ｏ ｕ ｓｌ ａ ｅ ａｔ ｌｓ ｇ ｉｅ ｉ ｈ ａｉ ｃｅ ｏ ｉ ｅ ｎ ｎ ｔ ｅ ｅ ｅ ｇ ， ａ ｓｎ ｈ ｅ ｃ ｉ ｆｓ ｄｉｍ ｉ ｔ ｉ ｅ ｎ ｏ ｉ ｃ
第3章凝固组织
第三章铸坯凝固组织凝固组织包括两个方面：（1）宏观组织：指用肉眼观察到的铸坯内部的组织情况，通常包括晶粒的形态、大小、取向和分布等情况。
也就是针对铸坯的宏观状态而言F也称为“凝固结构”“低倍组织”和“低倍结构”（2）显微组织：是指借助于显微镜观察到的晶粒内部的结构形态，如树枝晶、胞状晶以及枝晶间距等。
也就是针对铸坯的微观形态而言。
也称为“金相组织”“微观组织”两者表现形式不同，但其形成过程却密切相关，并对铸坯的各项性能，特别是机械性能产生强烈的影响。
第二章讨论了晶粒微观组织的形成过程，本章侧重于分析铸坯宏观组织的成因以及各种因素的影响。
在理论分析基础上，总结生产中控制铸坯结晶组织的各种有效方法。
第一节铸坯的凝固区域一．铸坯凝固的特点（1）钢属于一种合金。
钢液与纯金属的凝固特征的区别在于：①纯金属是在一个固定温度下完成凝固。
在定向凝固时，凝固前沿无过冷，凝固前沿或凝固区域为一个等温平面。
②钢是铁碳合金，钢液凝固是在一定的温度范围内完成的。
由于溶质再分配产生成分过冷,以树枝晶生长方式完成凝固。
即凝固发生在一定范围内，而不再位于一个平面内。
（2）冷却强度高：与铸造和模注工艺相比，连铸采用了强制冷却方式，冷却强度高。
即使在空冷区，铸坯的冷却强度也大于砂模铸造和模注。
（3）定向传热：在凝固过程中，采取铸坯表面冷却，从而形成了由内部向表面的定向传热方式。
从钢液内部到坯壳表面温度逐渐降低，即铸坯内外存在较大的温度梯度G。
二．凝固区域从宏观来看，定向传热使铸坯内部存在温度梯度，而合金性质决定了凝固是在一定温度 范围内完成，因此铸坯在凝固过程中会存在三个区域：固相区、两相区和液相区。
如图3—18所示。
左图是平衡相图，钢液的结晶温度范围为T -T 。
右图是正在凝固的LS铸坯断面，厚度为D 。
(1) 固相区：铸坯表层区域，其温度低于固相线温度T 而成为固态，即凝固坯壳。
S(2) 液相区：中心温度仍在液相线T 以上而仍为液态钢水，即液芯；L(3) 两相区：在固相区和液相区之间，温度处于液相线T 和固相线T 之间，呈固液共存。
凝固缺陷及控制
凝固缺陷及控制凝固缺陷是金属在冷却凝固过程中极易出现的一类缺陷，它们以不同的类型和形态存在于固态金属中，对金属的性能产生不同程度的影响。
本章主要介绍偏析、气孔、夹杂、缩孔、缩松和裂纹等重要凝固缺陷的形成机理、影响因素及控制措施。
第一节合金中的成分偏析根据偏析范围的不同，可将偏析分为：微观偏析和宏观偏析两大类。
微观偏析是指微小范围（约一个晶粒范围）内的化学成分不均匀现象，按位置不同可分为晶内偏析（枝晶偏析）和晶界偏析。
宏观偏析是指凝固断面上各部位的化学成分不均匀现象，按其表现形式可分为正常偏析、逆偏析、重力偏析等。
、微观偏析（一）晶内偏析晶内偏析：是在一个晶粒内出现的成分不均匀现象，常产生于具有结晶温度范围、能够形成固溶体的合金中。
枝晶偏析：固溶体合金按树枝晶方式生长时，先结晶的枝干与后结晶的分枝也存在着成分差异。
这种在树枝晶内出现的成分不均匀现象又称为枝晶偏析。
晶内偏析程度取决于合金相图的形状、偏析元素的扩散能力和冷却条件。
（1）合金相图上液相线和固相线间隔越大，则先、后结晶部分的成分差别越大，晶内偏析越严重。
（2）偏析元素在固溶体中的扩散能力越小，晶内偏析倾向就越大。
如硅在钢中的扩散能力大于磷，故硅的偏析程度小于磷。
（3）在其他条件相同时，冷却速度越大，则实际结晶温度越低，原子扩散能力越小，晶内偏析越严重。
但另一方面，随着冷却速度的增加，固溶体晶粒细化，晶内偏析程度减轻。
因此，冷却速度的影响应视具体情况而定。
晶内偏析程度晶内偏析的危害：使晶粒内部成分不均匀，导致合金的力学性能降低，特别是塑性和韧性降低。
（二）晶界偏析在合金凝固过程中，溶质元素和非金属夹杂物常富集于晶界，使晶界与晶内的化学成分出现差异，这种成分不均匀现象称为晶界偏析。
晶界偏析的产生一般有两种情况：（1）两个晶粒并排生长，晶界平行于晶体生长方向。
由于表面张力平衡条件的要求，在晶界与液相的接触处出现凹槽，此处有利于溶质原子的富集，凝固后就形成了晶界偏析。
混凝土水泥基质微观结构分析及其性能研究
混凝土水泥基质微观结构分析及其性能研究一、引言混凝土作为一种广泛应用的建筑材料，其性能的好坏直接影响到建筑物的质量和使用寿命。
其中，水泥基质是混凝土性能的重要组成部分，其微观结构与性能密切相关。
因此，对混凝土水泥基质的微观结构进行分析及其性能研究具有重要的理论和应用价值。
本文将从混凝土水泥基质的微观结构、性能及其影响因素等方面进行详细阐述。
二、混凝土水泥基质的微观结构混凝土水泥基质主要由水泥石体和硬化水泥胶体组成。
水泥石体是指由水泥熟料和适量的石灰石、石膏等掺合料经水化反应形成的硬质物质，其主要成分为硅酸盐、铝酸盐和钙质。
水泥胶体是指水泥石体中的一种胶状物质，其主要成分为硅酸盐凝胶和氢氧化钙凝胶。
水泥石体和水泥胶体的微观结构与性能密切相关。
水泥石体由水化物、孔隙和无定形物质组成。
水化物是指水泥石体中的硬化水泥胶体和水化产物，其主要成分为钙硅石、钙铝石和氢氧化钙。
孔隙是指水泥石体中的空隙和微孔，其大小和分布对混凝土的强度、耐久性和渗透性等性能有重要影响。
无定形物质是指水泥石体中的未反应的水泥熟料和掺合料。
水泥胶体是一种胶状物质，其微观结构主要由硅酸盐凝胶和氢氧化钙凝胶组成。
硅酸盐凝胶是水化产物中的主要成分，其孔径大小为纳米级别，具有较高的强度和稳定性。
氢氧化钙凝胶是水化产物中的一种次要成分，其孔径大小为亚微米级别，具有较低的强度和稳定性。
三、混凝土水泥基质的性能混凝土水泥基质的性能主要包括强度、耐久性和渗透性等方面。
1. 强度混凝土水泥基质的强度是指其承受外力的能力。
水泥石体和水泥胶体的强度对混凝土整体强度有重要影响。
水泥石体中的孔隙和无定形物质会影响水泥石体的强度，而水泥胶体中的硅酸盐凝胶则是混凝土中的主要强度来源。
2. 耐久性混凝土水泥基质的耐久性是指其在环境作用下的长期稳定性。
水泥石体中的孔隙和无定形物质会使混凝土的耐久性降低，而水泥胶体中的硅酸盐凝胶则能提升混凝土的耐久性。
此外，混凝土中的氯离子、硫酸盐等离子也会对混凝土的耐久性产生影响。
凝固组织与技术ppt下载
• f 深过冷定向凝固（DUDS法）: 过冷熔体中的定向凝固法是将盛有金属液的坩埚置于 一激冷基座上，在金属液被动力学过冷的同时，金属液内建立起一个自下而上的温度 梯度，冷却过程中温度最低的底部先形核，晶体自下而上生长，形成定向排列的树枝 晶骨架，其间是残余的金属液。
c 工作表面熔化与自淬火法(surface melting and selfquenching)：用激光束或电子束扫描工件表面，使表面极薄层的金 属迅速熔化，热量由下层基底金属迅速吸收，使表面层(<10 μm） 在很高的冷却速度(>108℃/S)下重新凝固。
快速凝固技术
d雾化法(atomization)：普通雾化法其冷却速度不超过102~103 ℃/S。为加快冷却速度，采取冷却介质的强制对流，使合金液在N2、 Ar、He等气体的喷吹下，雾化凝固为细粒，或使雾化后的合金在高 速水流中凝固。
凝固组织
• 一 形成理论介绍
• 1 传统观点 • 2 现代理论
• 二 铸坯凝固过程中的晶粒游离理论
• 1 过冷钢液中的非均质生核
凝固组织
• 2 铸型壁上晶粒脱落 • 3 树枝晶上的枝晶分枝熔断 • 4 游离晶的晶粒增殖 • 5 液面晶粒沉积所引起的晶粒游离
凝固组织
• 三 钢液流动对组织的影响
• 自然对流 强制对流 • 钢液流动对晶粒游离作用途径
固相区液相区两相区三铸坯典型宏观组织凝固组织一形成理论介绍1传统观点2现代理论二铸坯凝固过程中的晶粒游离理论1过冷钢液中的非均质生核凝固组织2铸型壁上晶粒脱落3树枝晶上的枝晶分枝熔断4游离晶的晶粒增殖5液面晶粒沉积所引起的晶粒游离凝固组织三钢液流动对组织的影响自然对流强制对流钢液流动对晶粒游离作用途径四表面等晶粒区的形成传统理论现代理论凝固组织五柱状晶区的形成形成机理铸坯中柱状晶的特点六内部等轴晶区的形成成分过冷理论晶粒游离理论
宁波淤泥质土固化研究及微观定量研究
宁波淤泥质土固化研究及微观定量研究宁波地区淤泥质土具有天然含水量高,孔隙比大,承渗透性差,抗剪强度低,灵敏度高和有机质含量高的工程特点,需要对其进行固化处理。
考虑到废物利用以及原材料的运输和经济性,将具有良好化学活性的矿渣和粉煤灰加入到固化剂中。
土的含水量和有机质含量对固的固化强度发展起重要的影响作用,有必要对其进行研究。
固化土的微观结构的研究能够更好地将固化土的微观性质与宏观力学性质联系起来。
为此,本文主要开展如下工作：1.以宁波淤泥质土作为固化对象,分析宁波土的工程特性,以水泥、矿渣、粉煤灰和三乙醇胺的掺入比作为四个影响因子,以固化土无侧限抗压强度作为响应值,将响应面法引入固化材料配比的优化研究,得出各影响因子与响应值间的回归模型,并深入分析各影响因子对响应值的作用,并最终确定复合添加剂NB15的配方。
2.研究土体有机质含量和含水量对固化土的影响。
将土体初始有机质含量、初始含水量和NB15的掺量作为三个影响因子,得出各影响因子与响应值间的回归模型,并深入分析土有机质含量、初始含水量、NB15掺入比对固化土无侧限抗压强度的交互作用规律,并从固化机理上对所得结论进行剖析。
根据所得的固化土无侧限抗压强度量化模型,给工程实际提供参考依据。
最后通过对比试验,分析NB15的经济适用性。
3.以固化剂NB15掺入量为10%固化宁波淤泥质土得到的固化土作为研究对象,对20组不同龄期的固化土进行SEM图像扫描,并通过IPP软件进行微观分析,建立起土体三维孔隙率的计算模型,分析影响因素作用后作出合理的选择,并验证计算模型的合理性。
4.对制备的土样进行室内土工试验,获取其宏观物理指标；通过微观分析和三维孔隙率计算模型计算得到一系列指标,土工试验的指标与之相等时,对应的计算截面即为土体的截面,对应的土颗粒面积即为土体的接触面积。
通过此法我们可以算的土体的平均接触面积。
通过影响因素的分析,采取合理的选择减小误差。
5.微观定量研究的目的是要与宏观力学性质相连接。
材料科学中的微观组织分析方法
材料科学中的微观组织分析方法在各种材料科学领域中，微观组织是材料性质及其性能的决定因素。
因此，对材料微观组织的详细研究非常关键。
同时，研究微观组织的方法也变得非常重要。
在本文中，我们将探讨材料科学中微观组织分析的方法。
1. 火烧石墨烯析出法火烧石墨烯析出法是一种用于可视化二维材料中微观结构的方法。
该方法通过将样品暴露在高温下以形成气相中的碳分子，再将其冷却和沉积在可视化的基板上，这使得石墨烯薄层被析出并附着在基板上。
这种方法可以成规模地生产单层石墨烯，同时也可以用于其他二维材料。
2. 原位微观组织表征原位微观组织表征是一种通过在材料受到外部刺激时捕捉原位图像来研究微观组织的方法。
这种方法可以用于研究材料在高温、高压、外场和化学气氛条件下的变化，如热处理、外拉、冷却等。
它可以提供实时和定量信息，是研究材料行为的有力工具。
3. 电子显微镜（EM）图像处理电子显微镜可以提供获得高分辨率、高对比度和三维重建的样品表面和断面图像。
图像处理技术可以分离出微观结构，并允许研究材料中的变化和复杂性。
技术进步已经允许在需求更高的应用中得到更好的分辨率和样品厚度。
此外，利用新的探测器和光学系统，荧光数据甚至可以被直接获得。
4. 原位X射线衍射原位X射线衍射是一种用于研究材料中原子和分子排列的方法。
通过加热材料并同时用X射线束扫描，可以研究材料中结构和相变的演变。
此外，结合各种衍射技术和计算方法，还可以获得更多关于微观结构、力学变化和起始点的信息。
5. 关注活性微观结构分析关注活性微观结构分析是一种用于对生物学分子的活性结构（例如蛋白质、DNA和RNA）进行分析的方法。
该方法涉及到对其分子结构进行确定和了解如何运作及其与其他生物领域中其他分子互动的方式。
与其他方法相比，这种方法允许更可靠地检测分子的活性和结构相互作用，从而改变这些分子的性能。
总之，材料科学中的微观组织分析方法对于了解材料的基本性质和科技创新至关重要。
gpa级铝合金凝固组织控制及维纳多相协同强化机理
铝合金是一种常见的金属材料，具有优良的导电性、耐腐蚀性、延展性和抗拉性等特点，被广泛应用于工程领域。
GPA级铝合金是一种高强度、高硬度、低密度的铝合金材料，具有优异的力学性能和加工性能，是铝合金中的一种重要类型。
对于GPA级铝合金的凝固组织控制及维纳多相协同强化机理，可以简要概括如下：
1. 凝固组织控制：
在铝合金的凝固过程中，由于不同的元素和化合物的溶质分配系数不同，会导致凝固组织中的枝晶间距、晶粒大小等特征不同。
通过调整合金元素的含量和种类，可以控制凝固组织的形态和结构，进而影响铝合金的力学性能和加工性能。
例如，通过添加适量的镁元素可以细化晶粒，提高铝合金的强度和硬度。
2. 维纳多相协同强化机理：
铝合金中的维纳相是一种复杂的金属间化合物，由两种或两种以上的金属元素组成。
在GPA级铝合金中，维纳多相的存在可以显著提高材料的强度和硬度，同时对延展性和抗拉性也有一定的改善。
其强化机理主要包括以下几个方面：
（1）弥散强化：维纳相在铝合金中弥散分布，可以阻碍位错的运动，从而提高材料的强度和硬度。
（2）细晶强化：维纳相可以抑制晶粒的生长，细化晶粒尺寸，从而提高材料的强度和硬度。
（3）析出强化：维纳相在铝合金中析出，可以增加位错运动的阻力，从而提高材料的强度和硬度。
（4）相变强化：维纳相在加热或冷却过程中会发生相变，相变过程中会产生一定的内应力，从而提高材料的强度和硬度。
总之，通过控制铝合金的凝固组织、优化合金元素的含量和种类，以及利用维纳多相的协同强化作用，可以获得具有优异性能的GPA 级铝合金材料。
这些措施包括但不限于金属热处理、合金成分调整、材料复合等手段。
凝固区域ppt
凝固区域会影响水资源的分布和管理，造成供水 不足和水资源紧张等问题。
居民生活
凝固区域会影响居民的生活质量和社会福利，如 住房紧张、交通拥堵等。
对经济发展的影响
能源供应
凝固区域会影响能源资源的开发和供应，如石油、天然气等化石 能源的开采和运输。
投资和旅游业
凝固区域会影响投资和旅游业的发展，如基础设施建设和旅游景 点的开发等。
凝固区域的形成和消失
形成
地壳运动使岩石产生变形、破裂和位移，随着时间的推移，这些活动逐渐减 弱，地壳逐渐趋于稳定。在这个过程中，一些地区会出现长期不活动或相对 静止的现象，即凝固区域。
消失
随着地壳的不断运动，凝固区域可能会再次发生变形、破裂和位移，或者由 于其他地质作用逐渐被侵蚀、覆盖，最终消失。
对凝固区域内的自然景观、古建筑等进行保护和修复，为旅 游业提供资源。
凝固区域的科学研究
对凝固区域的地质演化、气候变化等进行科学研究，揭示 地球演化规律。
对凝固区域的生态系统、物种分布等进行研究，为生物多 样性保护提供依据。
05
凝固区域的应用
在历史研究上的应用
历史地理
通过研究凝固区域的地理特征，可以了解历史时期的文化、经济 和政治情况。
2023
凝固区域
contents
目录
• 定义和特性 • 凝固区域的类型 • 凝固区域的影响 • 凝固区域的探索与发现 • 凝固区域的应用
01
定义和特性
什么是凝固区域
凝固区域是指在外力作用下，地壳中岩石发生变形、破裂和 位移的过程中，局部地区出现长期不活动或相对静止的现象 。
凝固区域一般呈圆形或椭圆形，直径通常在几厘米到几十公 里之间，最大直径可达数百公里。
凝固过程中的偏析
凝固过程中的偏析嘿，咱今儿来聊聊凝固过程中的偏析这事儿哈！你说这凝固，就像是一场奇妙的旅程，而偏析呢，就像是旅途中的小插曲。
想象一下，在那凝固的过程中，各种元素就像一群小伙伴，本来应该均匀地分布在一起，快快乐乐的。
可偏不，有些元素就爱搞特殊，非要聚集在一块儿，这就出现偏析啦！就好像一群人去参加聚会，有的人就老是扎堆在一个角落，不愿意到处走走逛逛。
这偏析啊，可不是啥小打小闹的事儿。
它能对材料的性能产生大影响呢！好比说，一块材料本来应该坚固无比，可就是因为偏析，这儿弱了那儿强了，整体质量就不那么可靠啦。
这就好像盖房子，要是砖头分布不均匀，这房子能结实吗？咱再深入说说，偏析有好几种类型呢。
有宏观偏析，那家伙，一出现就是大场面，影响范围可广啦。
还有微观偏析，虽然没那么显眼，但也在偷偷搞小动作呢。
就像一个大家庭里，有那种大大咧咧很显眼的问题，也有一些细微的小摩擦。
那怎么对付这偏析呢？这可得好好琢磨琢磨。
咱可以从源头抓起呀，在材料的制备过程中就多留意，就像照顾小孩子一样，精心呵护，尽量让那些元素乖乖听话，均匀分布。
或者通过一些特殊的工艺手段，来调整它们的分布情况，这就像是给调皮的小伙伴立规矩一样。
而且啊，不同的材料在凝固过程中偏析的情况还不一样呢！有的材料可能比较容易出现偏析，有的就相对好一些。
这就跟人的性格似的，各不相同。
那咱就得根据不同的材料特点，想出不同的应对办法来。
你说这凝固过程中的偏析是不是挺有意思？它虽然有时候会给我们带来些小麻烦，但也正是因为有了它，我们才更要去深入研究，去想办法解决呀！这样才能让我们的材料变得更好，更符合我们的需求。
所以啊，可别小瞧了这小小的偏析，它背后可有大学问呢！咱可得认真对待，好好研究，让它在我们的掌控之中，为我们所用，而不是给我们捣乱哟！。
凝固过程中产生宏观偏析的条件
凝固过程中产生宏观偏析的条件一、引言凝固是指物质从液态到固态的过程。
在凝固过程中，由于温度、成分、结构等因素的影响，会产生宏观偏析现象。
本文将从原理、条件和实例三个方面详细介绍凝固过程中产生宏观偏析的条件。
二、原理1. 凝固过程凝固是指物质从液态到固态的过程。
在凝固过程中，物质由于失去热量而形成晶体结构，晶体结构的形成使得原子或分子排列有序，形成了具有一定性质和形态的晶体。
2. 宏观偏析宏观偏析是指在凝固过程中，由于温度、成分、结构等因素的影响，在晶体内部或表面出现成分不均匀现象。
它是晶体中局部组织结构和化学组成差异所造成的结果。
三、条件1. 温度梯度温度梯度是指液相和固相之间存在着明显的温差。
在凝固前期，液相温度高于其周边区域，因此会向周边区域散热，形成温度梯度。
当温度梯度达到一定程度时，就会出现宏观偏析现象。
2. 成分偏离成分偏离是指凝固过程中，由于化学组成的差异，导致晶体中某些区域的成分与整体不同。
这种偏离可以是由于溶质浓度的变化、原子半径的差异、原子电荷数目的不同等因素引起。
3. 晶体结构晶体结构是指晶体内部原子或分子的排列方式。
在凝固过程中，由于晶体结构不同区域的组织结构和化学性质不同，因此会出现宏观偏析现象。
四、实例1. 铜合金凝固过程中的宏观偏析在铜合金凝固过程中，由于铜和其他元素之间存在着化学亲和力差异，在凝固过程中会产生宏观偏析现象。
例如，在铜-镍合金凝固过程中，镍元素在晶界处富集，而铜元素则在晶内富集。
2. 钢凝固过程中的宏观偏析在钢凝固过程中，碳元素是影响钢性能的重要因素。
在凝固过程中，由于温度梯度、成分偏离等因素影响，会导致钢中碳元素的宏观偏析现象。
例如，在低碳钢凝固过程中，由于碳元素在晶界处富集，因此晶界处的硬度和脆性更高。
五、总结本文从原理、条件和实例三个方面详细介绍了凝固过程中产生宏观偏析的条件。
温度梯度、成分偏离和晶体结构是产生宏观偏析的主要条件。
在工业生产和科学研究中，我们需要认真研究这些条件，并采取相应措施来消除或利用它们，以达到优化材料性能的目的。
凝固裂纹的形成机理
凝固裂纹的形成机理
凝固裂纹是材料在凝固过程中形成的裂纹。
凝固裂纹的形成机理涉及到以下几个方面：
1. 组织不均匀性：凝固过程中材料内部的组织不均匀性是形成凝固裂纹的一个主要原因。
在凝固过程中，材料会在液态和固态之间发生相变，这会导致温度和成分的变化，从而形成晶界、间隙、夹杂物等组织不均匀性。
这些组织不均匀性会导致应力集中，最终引发裂纹的形成。
2. 热应力：凝固过程中产生的热应力也是形成凝固裂纹的一个重要因素。
在凝固过程中，材料会从液态逐渐变为固态，这个过程伴随着体积收缩。
由于固态材料的密度较大，收缩会导致凝固体与周围环境之间产生应力。
如果固态材料的力学性能不足以承受这种应力，就会形成凝固裂纹。
3. 液-固界面的变形：凝固过程中，液体与固态材料之间的界
面发生变形也可能导致裂纹的形成。
在凝固过程中，固态材料开始形成晶粒并生长，但每个晶粒的生长速度和方向并不相同。
这会导致晶粒之间产生位错，从而使液-固界面发生变形，形
成应力，最终导致裂纹的形成。
总的来说，凝固裂纹的形成机理是多种因素综合作用的结果，包括组织不均匀性、热应力和液-固界面的变形等。
凝固裂纹
的形成对材料的性能和可靠性有着重要的影响，因此研究凝固裂纹的形成机理对于优化材料制备过程和改进材料性能具有重要意义。
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(2)不同凝固条件下不同凝固区域微观组织差异情况及其机理分析
在不同凝固条件下，合金材料在凝固过程中会形成不同的凝固区域，从而影响材料的微观组织。
下面分别介绍不同凝固条件下不同凝固区域的微观组织差异和机理分析。
1. 等温凝固条件下的微观组织差异
等温凝固条件是指材料在相同温度下凝固。
这种条件下，材料的凝固过程比较缓慢，而且凝固区域的组织变化相对较小。
在等温凝固条件下，材料的凝固区域主要分为液相区、固相区和凝固界面区。
其中，凝固界面区是液态和固态之间的过渡区域，是材料的典型微观组织区域。
在凝固界面区域，固相的晶粒数目和尺寸大小决定着材料的力学性能。
因此，在等温凝固条件下，研究凝固界面区域的晶粒生长和缺陷形成等问题是非常重要的。
2. 非等温凝固条件下的微观组织差异
非等温凝固条件是指材料在不同温度下凝固。
这种条件下，材料的凝固过程相对较快，而且凝固区域的组织变化比等温凝固条件下更为复杂。
在非等温凝固条件下，材料的凝固区域主要分为表面区、内部区和凝固界面区。
其中，表面区的组织状态与材料的冷却速率有关。
当冷却速率越快时，表面区的晶粒数目越多，晶粒尺寸越小。
内部区的组织状态则会受到热传导的影响，从而形成不同的晶粒生长速度和尺寸大小。
而凝固界面区的组织状态则决定了整个材料的力学性能。
在非等温凝固条件下，研究凝固界面区域的晶粒取向和缺陷形成等问题是非常重要的。
综上所述，不同凝固条件下，不同凝固区域的微观组织差异主要是由晶粒生长、缺陷形成等因素决定的。
因此，可以通过控制材料的凝固条件来调节材料的晶粒尺寸和取向，从而提高材料的力学性能和结构稳定性。