金属材料与热处理 模块二 课题四 观察结晶过程

树枝状晶
金属实际结晶时，一般按树枝状方式长大。但若冷 却速度低，液态金属的补给充分，则显示不出枝晶。 因此，在纯金属铸锭内部是看不到枝晶的，只能看 到外形不规则的等轴晶粒。但若冷却速度高，液态 金属补缩不足而在枝晶间留下空隙，就可明显地观 察到树枝状晶。某些金属，如锑锭表面，即能清楚 地看到枝晶组织，如图2-25所示。若金属在结晶过 程中产生了枝晶偏析，由于枝干和枝间成分不同， 枝晶特征能显示出来。
课题四 观察结晶过程
一
一、实验目的 1．通过观察透明盐类的结晶过程及组织特征，理解金属的结晶理论。 2．通过观察铸锭表面，建立金属晶体以树枝状形态生长的直观认识。 二、实验原理
由于液态金属的结晶过程难以直接观察，而盐类也是晶体物质，其溶液的结晶过程和金 属很相似，区别仅在于盐类是在室温下依靠溶剂蒸发使溶液过饱和而结晶，金属则主要依 靠过冷，故完全可通过观察透明盐类溶液的结晶过程来了解金属的结晶过程。
如图所示为氯化铵溶液结晶过程。在玻璃片 上滴一滴接近饱和的氯化铵或硝酸铅水溶液， 随着水分的蒸发，溶液逐渐变浓而达到饱和， 继而开始结晶。我们可观察到其结晶大致可 分为三个阶段。
氯化铵溶液结晶过程
第一阶段，开始于液滴边缘，因为该处最薄， 蒸发最快，易于形核，故产生大量晶核而先 形成一圈细小的等轴晶，接着形成较粗大的 柱状晶。 第二阶段，因液滴的饱和顺序是由外向里， 故位向利于生长的等轴晶得以继续长大，形 成伸向中心的柱状晶。 第三阶段是在液滴中心形成杂乱的树枝状晶， 且枝晶有许多空隙。这是因为液滴已越来越 薄，蒸发较快，晶核也易形成。然而由于已 无充足的溶液补充，结晶出的晶体填不满枝 晶的空隙，从而能观察到明显的枝晶，如图 所示。
锑锭表面的树枝晶体
三、实验器材 1.生物显微镜和放大镜。 2.接近饱和的氯化铵或硝酸铅水溶液（由实验室预先制好）。 3.干净的玻璃片和吸管。 4.酒精灯或电吹风。 5．有枝晶的金属铸件事物。
注意事项： 1.溶液烘烤时间不易过长，一般以 肉眼观察到边缘稍许发白为宜。 2.实验时应注意试样的清洁，不要 让异物落入液滴内，以免影响结晶 过程的观察。 3.应注意不能让液滴流到显微镜上， 尤其不能碰到物镜，以免损坏显微 镜。 六．实验报告 1.简述实验原理。 2.绘出所观察到盐类溶液结晶过程 示意图（下表），并简述结晶过程。 3.根据试验观察，简述枝晶成长过 程并总结结晶规律。
序号 第一阶段
第二阶段
第三阶段
结晶Fra Baidu bibliotek意图
简述结晶过程
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