金属凝固理论重点总结
金属凝固总结汇报稿件模板
金属凝固总结汇报稿件模板金属凝固总结报告一、引言金属凝固是指金属在加热过程中由液态到固态的转变过程。
金属凝固过程对于金属材料的性能和结构有着重要影响。
本文对金属凝固进行了总结和分析，并提出了相关的讨论和展望。
二、金属凝固的基本原理金属凝固是由于金属在加热过程中，其原子或离子之间的相互作用发生变化，从而形成有序排列的晶体结构。
金属的凝固过程可以分为凝固核形成、生长和聚集三个阶段。
1. 凝固核形成阶段在金属液态中存在着微小的凝固核，这些核负责引发凝固过程。
凝固核的形成与过冷度、晶核数目及固相核心的形态有关。
2. 生长阶段凝固核在金属液态中逐渐长大形成固相晶体结构。
晶体生长的速度受到温度、溶质浓度和扩散速率的影响。
3. 聚集阶段当凝固核足够大时，会通过固相的成长相互接触并聚集成为较大的晶体。
三、金属凝固的影响因素金属凝固的结果受到多种因素的影响，一些关键因素如下：1. 温度金属的凝固温度取决于其成分和晶体结构。
温度的升高或降低都会对凝固过程产生影响。
2. 液态金属的化学成分不同的金属成分会使凝固过程发生变化，如过冷度的变化等。
3. 液态金属的混合程度液态金属的混合程度对凝固核形成的速度和晶体生长的速率都有重要影响。
四、金属凝固的应用金属凝固过程在现实生活中有着广泛的应用。
下面列举了几个典型的应用领域：1. 金属材料的制备金属凝固过程是金属材料制备的基础，控制金属凝固过程可以获得理想的金属材料。
2. 铸造工艺铸造是利用金属凝固过程制造金属零件的一种重要工艺。
对金属凝固过程进行研究有助于改善铸造工艺。
3. 金属合金制备金属合金是几种金属元素混合而成的材料。
研究金属凝固过程对于金属合金制备有重要作用。
五、金属凝固的研究方向和展望目前，对于金属凝固过程的研究主要集中在以下几个方面：1. 凝固核形成理论尽管已经有了一些关于凝固核形成的理论，但仍有待进一步研究和完善。
2. 凝固过程的建模和模拟利用计算机模拟和建模的方法，研究金属凝固过程对于揭示其内在机理具有重要意义。
金属凝固理论原理及应用
金属凝固理论原理及应用金属凝固理论是指研究金属在固态凝固过程中的组织形态和相变行为的科学原理。
金属凝固理论的研究可以帮助我们了解金属的凝固机理以及改变金属的性质和应用。
以下将从原理和应用两个方面进行详细阐述。
一、金属凝固理论的原理：1. 凝固过程中的相变行为：在金属凝固过程中，会发生相变行为，从液相变为固相。
主要包括凝固核形成、晶体长大及晶粒形核和生长等过程。
凝固核形成是指凝固过程中由于界面能降低而导致固相形成的过程。
晶体长大是指固相晶体的体积逐渐增大。
晶粒形核和生长是指液相金属晶粒在凝固过程中通过固相组织的转变形成新的晶粒。
2. 凝固速率的影响因素：凝固速率是凝固过程中晶体生长速度的量度。
影响凝固速率的因素包括金属的熔点、凝固液体的过冷度、核活化能、晶体生长速度以及固相晶粒形核密度等。
通过调节这些因素，可以改变金属凝固的速率和组织形态，从而影响金属的性质和应用。
3. 相图和凝固曲线的研究：金属凝固过程中，可以通过相图和凝固曲线来了解金属凝固过程中的相变行为和组织形态演化。
相图可以显示凝固温度、成分和组织形态之间的关系，而凝固曲线可以用来研究凝固速率和金属的晶体生长速度。
二、金属凝固理论的应用：1. 金属材料制备：金属凝固理论可以帮助我们了解金属材料制备过程中的相变行为和组织演化规律。
在铸造和凝固过程中，通过调节凝固速率和组织形态，可以获得不同性能和应用要求的金属材料。
例如，通过改变凝固速率可以获得细晶粒或均匀晶粒分布的材料，从而提高材料的强度和韧性。
2. 改善金属材料性能：金属凝固理论的研究可以帮助我们改善金属材料的性能。
例如，通过合适的添加剂和凝固工艺，可以改善金属材料的耐磨性、耐腐蚀性、高温稳定性等性能。
同时，金属凝固理论也可以指导材料加工过程中的热处理和冷处理，从而进一步提高金属材料的性能。
3. 金属合金设计：金属凝固理论是金属合金设计的重要基础。
通过研究金属合金的凝固机制和相图，可以合理地选择合金元素和调整合金成分，以达到特定的性能和应用要求。
天津大学金属学复习2 金属凝固
金属凝固1金属凝固的基本规律2液态金属的结构、凝固的热力学条件、过冷现象3晶核的形成均质形核：晶核形成时的能量变化，形核率，临界晶核半径，临界形核功非均质形核晶核的生长4 液－固界面微观结构、液－固界面附近温度分布、晶体生长形态5 铸件的组织及其控制6 铸件三晶区及形成条件、影响铸件组织的因素、铸件晶粒尺寸的控制1 △G的推导-----转变驱动力大小的标志P234 推导2 △T为过冷度即理论凝固温度与实际凝固温度之差3凝固的热力学条件: △G的推导Structural fluctuation(结构起伏) Energy fluctuation(能量起伏)形核率：单位时间单位体积中形成的晶核数4 均匀形核: 在液体内部由于过冷而自发形核,在液体内部各处形核的几率都是一样的,液体内并不存在一些有利于形核的位置.均匀形核需要很大的过冷度.5 非均匀形核: 钢锭模或铸件砂模的模壁以及铁液中的固体杂质,为铁液晶核的产生提供了有利的表面,减小了界面能,因而使晶核形成功减小,临界晶核的过冷度大大减小. 液体在模壁或杂质表面上形核,成为~~A solid forming on an impurity can assumed the critical radius with a smaller increase in the surface energy. Thus, heterogeneous nucleation can occur with relatively low undercoolings6 P237 推导非均匀形核临界晶核的形成功减小了,但晶核的临界半径没有变,不受模壁的影响,只取决于过冷度要使基地与晶核间的界面能减小,只有使杂质与晶核的晶体结构与原子间距等方面十分相似7 P238 图6-7 同样过冷度下,非自发形核的形成功小,使非自发形核形成功与过冷度关系曲线左移. 非均匀形核可在很小的过冷度下发生.●Nucleation (形核)- The physical process by which a new phase is produced in a material.●Critical radius (临界半径) - The minimum size that must be formed by atoms clusteringtogether in the liquid before the solid particle is stable and begins to grow.●Undercooling (过冷)- The temperature to which the liquid metal must cool below theequilibrium freezing temperature before nucleation occurs.●Homogeneous nucleation (均质形核)- Formation of a critically sized solid from theliquid by the clustering together of a large number of atoms at a high undercooling (without an external interface).●Heterogeneous nucleation(非均质形核) - Formation of a critically sized solid from theliquid on an impurity surface.8 晶体生长:“粗糙”界面：就原子尺寸而言，在光学显微镜下，这种界面是平整的。
金属凝固理论
20、液态金属的热速处理：
21、模数：折算厚度R=V1/S1，R又称为模数。
22、理想液态金属：指没有任何杂质及缺陷的纯金属熔体。
23、流动性：液态金属本身的流动能力，称为“流正常偏析相反的溶质分布情况，当k0<1时，表面或底部含溶质元素多，而中心部分或上部含溶质较少，这种现象称为逆偏折。
15、动态晶粒细化：动态晶粒细化方法主要是采用机械力或电磁力引起固相发生相对运动，导致枝晶破碎或与从型壁脱落，在液相中形成大量的晶核，达到细化晶粒的目的。
16、铸造应力：铸件在凝固及冷却过程中，由于线收缩及固态相变会引起体积的收缩或膨胀，而这种变化往往受到外界的约束或铸件各部分之间的相互制约而不能自由地进行，于是在产生变形的同时还产生应力。
30、规则共晶合金：也称非小面--非小面共晶，多由金属--金属或金属--金属间化合物相组成，该类合金在结晶过程中，共晶两相均具有非小面生长的粗糙界面。
8、成分过冷：这种由溶质再分配导致界面前方熔体成分及其凝固温度发生变化而引起的过冷称为成分过冷.
9、枝晶间距：：枝晶间距指的是相邻同次分枝之间的垂直距离，实际上则用金相视野下测得的各相邻同次分枝之间距离的统计平均值来表示。是树枝晶组织细化程度的表征，枝晶间距越小，组织就越细密，分布于其间的元素偏析范围也就越小。
25、密度偏析：密度偏析，也称重力偏析，是液体和固体共存或者是相互不混合的液相之间存在着密度差时产生的化学成分不均匀现象，一般形成于金属凝固前或刚刚开始凝固时。
26、变质处理：变质处理就是向金属液体中加入一些细小的形核剂（又称为孕育剂或变质剂），使它在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒，达到提高材料性能的目的。变质是通过改变晶体的生长机理，从而影响晶体形貌。
金属凝固原理复习大纲
金属凝固原理复习大纲绪论1、凝固定义宏观上：物质从液态转变成固态的过程.微观上：激烈运动的液体原子回复到规则排列的过程。
2、液态金属凝固的实质:原子由近程有序状态过渡为长程有序状态的过程液态金属的结构特征:“近程有序”、“远程无序”组成:液态金属是由游动的原子团、空穴或裂纹构成3、液态金属的性质：粘度和表面张力粘度的物理意义：单位接触面积，单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力粘度的本质上是原子间的结合力影响液体金属粘度的主要因素是：化学成分、温度和夹杂物表面张力的物理意义：作用于表面单位长度上与表面相切的力,单位N/m影响液体金属表面张力的主要因素是:熔点、温度和溶质元素。
取决于质点间的作用力4、液体结构的特性：近程有序和远程无序晶体：凡是原子在空间呈规则的周期性重复排列的物质称为晶体。
单晶体：在晶体中所有原子排列位向相同者称为单晶体多晶体：大多数金属通常是由位向不同的小单晶（晶粒）组成，属于多晶体。
吸附是液体或气体中某种物质在相界面上产生浓度增高或降低的现象。
金属从液态过渡为固体晶态的转变称为一次结晶金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称为二次结晶当向溶液中加入某种溶质后,使溶液表面自由能降低，并且表面层溶质的浓度大于溶液内部深度，则称该溶质为表面活性物质（或表面活性剂），这样的吸附称为正吸附.反之，如果加入溶质后，使溶液的表面自由能升高,并且表面层的溶质浓度小于液体内部的浓度，则称该溶质为非表面活性物质（或非表面活性剂），这样的吸附为负吸附第一章凝固过程的传热1、凝固过程的传热特点：“一热、二迁、三传”“一热”指热量的传输是第一重要；“二迁”指存在两个界面，即固－液相间界面和金属－铸型间界面。
“三传”指动量传输、质量传输和热量传输的三传耦合的三维热物理过程。
2、金属型特点：具有很高的导热性能；非金属型铸造特点：与金属相比具有非常小热导率，故凝固速度主要取决于铸型的传热性能。
铸型外表面温度变化不大,故可把铸型看成是半无限厚的。
金属凝固理论 第4章 液态金属凝固过程中的传热、传质及液体流动
金属的凝固温度越高，在凝固过程中铸件表面和铸型内表 面的温度越高，铸型内外表面的温差就越大，致使铸件断 面温度场出现较大的梯度。如有色金属与钢铁相比，其温 度场较平坦。
2020/10/15
11/56
（2）铸型性质的影响 1）铸型的蓄热系数
铸型的蓄热系数越大，对铸件的冷却能力就越大， 铸件内的温度梯度就越大。铸型的导热系数越大， 能把铸型内表面吸收的热迅速传至外表面，使铸 型内表面保持强的吸热能力，铸件内的温度梯度 也就大。
向中心推进时，把铸型加热到更高温度，所以铸 件内温度场较平坦。
2）铸件的形状 铸件的棱角和弯曲表面，与平面的散热条件不同。
向外凸出的部分，散出的热量被较大体积的铸型 所吸收，铸件的冷速较大，如果铸件内凹的表面， 则相反。
2020/10/15
13/56
三、铸件的凝固方式及影响因素
TL
TS
L
S+L S
第四章 液态金属凝固过程 中的传热、传质及液体流动
2020/10/15
1/56
第一节 凝固过程中的传热
在材料成形过程中，液态金属的过热热量和 凝固潜热主要是通过传导而释放的。
2020/10/15
2/56
一、凝固过程中的热传导及傅里叶方程
温度场基本概念: 稳定温度场： 不随时间而变的温度场（即温度只是坐标的函 数），其表达式为：
2020/10/15
T n
Tw Tf
4/56
凝固过程中，热量传递有三种形式：传导、辐射、 对流。
以热传导为主。 热传导过程取决于温度的分布——温度场：温度
随空间和时间的变化。 T = f（x，y，z，t） Fourier热传导方程：
金属学-凝固部分
综上, 均匀形核是在过冷液态金属中,依靠结构起伏形成大 于临界晶核半径的晶核,同时,必须从能量起伏中获得形核功, 才能形成稳定的晶核。因此，结构起伏和能量起伏是均匀形 核的必要条件，同时还必须过冷。
（2）、均匀形核的形核率
从能量条件看，临界晶核既可能重熔又可能长大。所以 并不是所有的达到临界晶核的都能稳定长大成晶核。通 常称单位时间、单位体积液体中形成的晶核数量称为形 核率,用N表示（cm-3. s-1）。形核率N受两个矛盾的因素 控制，一方面随过冷度增大，rc、Δ Gc 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：
形核率随△T而变化的曲线特征如图7所示
I θ 1 >θ
* 2
I
θ 1 >θ 2 S1 > S2 Δ T 均≈0.2T0 I 非′
*
Δ T 均≈0.2T0 Δ T 非′ Δ T 非″ I 非′ I 非″
* *
I均 I 非″ ΔT
I均
(a)
(b)
ΔT
(a) 由形核公式得出的曲线 (b) 考虑到衬底面积影响后的实际非均匀形核曲线 I非′－润湿角为θ1时的形核曲线 I非″－润湿角为θ2时的形核曲线 θ1> θ2
临界晶核半径rc
G GV V S GV
令
得
G 0 r
rc
4 3 r r 3 3 2Tm
Lm T
临界晶核半径和过冷度 △T成反比。 实际生产中，增大 冷度，降低rc ， 增加晶核数量，达到细化晶粒的 目的。 r> rc时, 能够形核; 但晶核能否长大？这还要取决于形 核功
3、晶体的生长机制与生长形态
金属凝固总结汇报
金属凝固总结汇报金属凝固是指金属从液态转变为固态的过程。
在金属凝固中，分为两个主要阶段：核心形成和晶体生长。
核心的形成是指在透明化温度以下，金属内部亚稳态结构的形成过程。
晶体生长是指核心逐渐长大、形成固态晶体结构的过程。
金属凝固具有高度的复杂性和迷人的特点，对于金属学研究和工程应用有重要意义。
首先，金属凝固的关键因素是温度。
金属在高温下处于液态，温度逐渐降低时，金属分子之间的运动逐渐减慢，金属开始发生结构的重组和重新排列，形成固态结构。
温度的下降或升高都会影响金属凝固的过程和结构，从而影响金属的性质和用途。
此外，温度的不均匀分布也会对凝固过程产生影响，引起金属的非均匀性和缺陷。
其次，金属凝固的速度也是影响金属结构和性能的重要因素。
凝固速度快或慢直接影响到金属晶体的尺寸和形态。
在快速凝固过程中，金属晶体的尺寸较小，晶界密度大，导致金属的强度和硬度增加；而在慢速凝固过程中，晶体尺寸较大，晶界密度小，金属的塑性和韧性增加。
在工程应用中，可以通过控制凝固速度来调节和改善金属的性能。
再次，晶核形成是金属凝固的起始点。
金属凝固前，会出现微小的凝固核，凝固核通过扩散和生长形成晶体。
晶核形成的速度和数量决定了晶体生长的速度和结构的演变。
晶核形成的方式有两种：自发形核和异质形核。
自发形核是指金属内部原子在固态结构相邻的位置形成晶核；异质形核是指金属中的杂质或异物作为起始点形成晶核。
晶核的形成方式直接影响到金属的晶体结构和缺陷。
最后，金属凝固还受到外界因素的影响，如压力和成分。
压力的增加可以促使金属凝固温度的降低，同时影响金属晶体的尺寸和形态。
成分的变化也会对金属凝固过程产生重要影响，不同的金属成分决定了不同的凝固行为和结构特点。
综上所述，金属凝固是一个复杂的过程，涉及到温度、速度、晶核形成、外界因素等多个因素。
了解金属凝固的过程和规律，对于金属学研究和工程应用有着重要意义。
通过调控金属凝固条件，可以获得不同结构和性能的金属材料，满足不同领域的需求，并推动金属学的发展。
金属凝固原理大汇总
描述液态金属的结构，指出与固态金属结构的差异。
这种短程有序是不稳定的，表现为：在一定时间内液体中可能出现一些原子呈规则排列的微体积，经过一段时间之后，它们就消散。
同时在液体的另外一些微体积中又会形成原子的规则排列。
这一过程可以不断重复进行。
随着温度的下降，短程有序的程度和微观体积的尺寸增大。
与固态结构的差异：(1)液体中原子之间的平均距离比固体中略大；(2)液体中原子的配位数比密排结构晶体的配位数小。
何谓过冷。
推导过冷的热力学条件。
金属开始凝固的温度7；低于其熔点心,这种现象叫做过冷。
推导见上交版《材料科学基础》第六章第三节。
金属凝固过程包括哪两个基本过程。
包括形核和长大两个过程。
指出形核过程的驱动力和阻力分别是什么，比较均匀形核和非均匀形核的临界形核功大小和形核率的大小，说明造成两者差异的原因。
形核过程的驱动力是体积自由能的下降，阻力是面积自由能的上升。
非均匀形核的临界形核功小于均匀形核，非均匀形核的形核率大于均匀形核。
这是因为在非均匀形核时阻力小于均匀形核所致。
何谓正温度梯度和负温度梯度。
何谓粗糙界面和光滑界面。
正温度梯度有dT∕dx>O关系，即离开界面越远,液体的温度越高。
负温度梯度正好相反。
粗糙界面：界面上有一半位置为原子占据，一半为空位。
界面在微观范围是粗糙的，高低不平。
界面由几个原子厚的过渡层组成。
这种微观上粗糙的界面在宏观上是平直的。
简述三种长大机制。
分析金属和非金属在正或负温度梯度下分别以何种机制长大，及其对固体形貌的影响。
三种长大机制：垂直长大机制、二维形核长大机制、螺旋长大机制。
金属在正、负温度梯度下都以垂直长大机制长大，在正温度梯度下以平面方式长大，长成等轴晶，在负温度梯度下以树枝晶方式长大，长成树枝晶。
非金属在正、负温度梯度下都以二维形核机制和螺旋机制长大，在正温度梯度下以平面方式长大，长成等轴晶；在负温度梯度下有树枝晶的倾向，但是不明显。
简述影响金属凝固后晶粒尺寸的因素。
金属凝固原理范文
金属凝固原理范文金属凝固原理是指金属在从液态到固态转化的过程中所涉及的物理和化学现象。
金属凝固是一个复杂的过程，涉及到热力学、动力学和结构变化等方面的原理。
本文将分析金属凝固原理的基础知识，包括热力学、结构和晶体生长等方面的内容。
在金属凝固的过程中，热力学是至关重要的因素之一、根据热力学原理，金属凝固时会释放出热量，这是因为金属离子在凝固的同时释放出能量。
这种能量释放可以通过热力学公式来计算，其中包括凝固焓和凝固熵等参数。
液态金属在凝固过程中会出现结构变化，最常见的是由无序结构转变为有序的晶体结构。
晶体结构特征是金属凝固过程中的一个重要因素。
晶体结构的类型取决于金属原子的尺寸、电子构型和化学键的性质等因素。
例如，铜的晶体结构是面心立方结构，而铁的晶体结构是体心立方结构。
晶体生长是金属凝固过程中的另一个重要因素。
晶体生长是指在凝固过程中液态金属原子逐渐形成有序的晶体结构。
晶体生长可以分为两个阶段：核形成和晶格生长。
在核形成阶段，金属原子将逐渐聚集在一起，形成原子团簇。
当这些团簇达到一定大小时，它们就可以进一步生长，形成完整的晶体结构。
晶体生长的速度取决于多种因素，包括温度、压力和金属的化学成分等。
一般来说，晶体生长速度随着温度的升高而增加，因为高温有助于原子的扩散和聚集。
此外，压力对晶体生长速度也有影响，高压环境可以抑制晶体生长，而低压环境则有助于晶体生长。
除了热力学、晶体结构和晶体生长等方面的因素外，金属凝固还涉及到动力学过程。
动力学是指凝固过程中有关反应速率和能量转移的研究。
在金属凝固中，动力学过程包括原子之间的碰撞、扩散和团簇的生长等。
总之，金属凝固原理涉及到多个方面的知识，包括热力学、结构和晶体生长等。
了解这些原理可以帮助我们更好地理解金属凝固的过程，并为相关工业和科学研究提供指导。
金属凝固的知识
条 件
c 液相曲线斜率大于固相： 由一次导数大小确定。
二曲线相交于一点，即材料的熔点
Tm 。
△GB= GL - GS
12
第
三
第二节 金属结晶的基本条件
章 1 热力学条件Байду номын сангаас
（2）热力学条件
第
△GB=Lm△T/Tm
二 a △T>0, △GB > 0——过冷是结晶
节 的必要条件（之一）。
△GB= GL - GS
结
晶
规
律
5
第
三
第一节 金属结晶的基本规律
章 2 结晶过程（微观现象） （1）结晶的基本过程：形核－长大。（见示意图）
（2）描述结晶进程的两个参数 第 形核率N ：单位时间、单位体积液体中形成的晶核数量。
一 长大速度G ：晶核生长过程中，液固界面在垂直界面方向上
节 单位时间内迁移的距离。
结
晶
规
律
6
第
1. 冷却曲线上出现温度回升现象 在实际开始结晶温度，大量晶核形成释放的结晶潜热多
第 于金属向外界散失的热量，导致出现温度的回升。
一 2. 在纯金属的冷却曲线上出现
节 “平台”
结
液态金属在结晶过程中释放的 结晶潜热与金属向外界散失的热量
晶 达到平衡。
Tm: 理论结晶温度（熔 点）
Tn: 实际开始结晶温度
熵是表征系统中原子排列有序度的参数，恒为正值。 温度升高，熵值增加。液相的熵值比固相大。
11
第
三
第二节 金属结晶的基本条件
章 1 热力学条件
（1）G-T曲线 第 a 是下降曲线：由G-T函数的一次
导数（负）确定。 二
金属凝固理论重点总结
金属凝固理论复习资料一、名词解释1.能量起伏：金属晶体结构中每个原子的振动能量不是均等的，一些原子的能量超过原子的平均能量，有些原子的能量则远小于平均能量，这种能量的不均匀性称为“能量起伏”2.结构起伏：液态金属中的原子集团处于瞬息万变的状态，时而长大时而变小，时而产生时而消失，此起彼落，犹如在不停顿地游动。
这种结构的瞬息变化称为结构起伏。
3.浓度起伏：不同原子间结合力存在差别，在金属液原子团簇之间存在着成分差异。
这种成分的不均匀性称为浓度起伏。
4.熔化潜热:将金属加热到至熔点时，金属体积突然膨胀，等于固态金属从热力学温度零度加热到熔点的总膨胀量，金属的其他性质如电阻，粘性等发生突变，吸收的热能。
5.充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力。
6.成分过冷：由溶质再分配导致的界面前方熔体成分及其凝固温度发生变化而引起的过冷。
7.热过冷：仅由熔体实际温度分布所决定的过冷状态称为热过冷8.宏观偏析：又称长程偏析或区域偏析，指较大范围内的化学成分不均匀现象，表现为铸件各部位之间化学成分的差异。
9.微观偏析：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。
10.微观偏析（1）晶内偏析：在一个晶粒内出现的成分不均匀现象，常产生于有一定结晶温度范围、能够形成固溶体的合金中。
（2）晶界偏析：溶质元素和非金属夹杂物富集与晶界，使晶界和晶内的化学成分出现差异。
它会降低合金的塑性和高温性能，又会增加热裂倾向。
11.宏观偏析：（1）正常偏析：当合金溶质分配系数k<1时，凝固界面的液相中将有一部分被排出，随着温度的降低，溶质的浓度将逐渐增加，越是后来结晶的固相，溶质浓度越高，当k>1时相反。
正常偏析存在使铸件的性能不均匀，在随后的加工中难以消除。
（2）逆偏析：即k<1时，铸件表面或底部含溶质元素较多，而中心部分或上部分含溶质较少。
纯金属凝固知识点总结
纯金属凝固知识点总结1. 凝固的基本原理在纯金属凝固的过程中，金属离子从液态状态转变为晶态状态，这一过程主要包括两个方面的变化：(1) 原子排列的变化。
在液态金属中，金属原子是无序排列的，而在凝固过程中，金属原子开始有序排列，形成不同的晶体结构。
(2) 基本结构的变化。
不同的金属具有不同的晶体结构，如立方晶体、六方晶体等，这种基本结构的变化是凝固过程中的重要特征。
在金属凝固的过程中，除了原子排列的变化和基本结构的变化外，还会同时涉及到晶体的生长、演变和凝固温度等因素的影响。
因此，要深入了解纯金属凝固的过程，需要综合考虑上述多个因素的作用。
2. 凝固过程中的晶体生长晶体生长是在凝固过程中最基本的现象之一。
在金属凝固的过程中，晶体生长是从液态金属中形成晶体的过程，其过程主要包括以下几个方面：(1) 传质与传热。
在晶体生长的过程中，溶质从液相向固相迁移，而热量也是从熔体向冷凝物质迁移的过程。
这种传质与传热是晶体生长的基础。
(2) 晶体核的形成。
在凝固过程中，晶体核的形成是晶体生长的关键。
晶体核的形成是通过原子或离子以一定的方式排列而形成的，这是晶体生长过程中的起始点。
(3) 晶体生长的机制。
晶体的生长可以通过表面扩散、体积扩散、界面扩散等不同方式进行。
这种不同的生长机制将直接影响晶体的形态和晶体结构。
(4) 晶体生长速率的控制因素。
晶体生长速率受到诸多因素的影响，如温度、凝固速率、溶质浓度等因素都将对晶体生长速率产生显著的影响。
综上所述，要理解纯金属凝固过程中的晶体生长过程，首先需要了解晶体核的形成、晶体生长的机制以及晶体生长速率的控制因素。
这将有助于深入理解凝固过程中的晶体生长现象。
3. 影响凝固过程的因素在金属凝固的过程中，有多种因素会对凝固过程产生影响。
主要包括以下几个方面：(1) 温度。
温度是影响金属凝固的最主要因素之一。
凝固温度的高低不仅会直接影响凝固过程的速率，也会对晶体结构的形成产生重要影响。
金属凝固总结分析报告
金属凝固总结分析报告
在金属凝固的研究中，我们通过实验和分析得出了以下结论。
首先，金属凝固是指在升高温度过程中，金属从液态逐渐过渡到固态的过程。
在凝固过程中，金属原子逐渐排列有序，形成晶体结构，并释放出热量。
其次，金属凝固的过程可分为几个阶段。
首先是液态金属的冷却阶段，在这个阶段中，金属原子的热运动逐渐减弱，使得金属原子能量降低。
随着温度的降低，金属原子逐渐聚集在一起，形成微小的团簇。
接下来是核化阶段，也就是凝固过程的起始点。
在这个阶段，金属原子团簇持续增长，形成固态的核，在固态核周围形成过冷液态金属。
随后是晶化阶段，这个阶段中，过冷液态金属逐渐转变为晶态结构。
由于晶体的结构有序性和周期性，固态金属的密度、硬度等物理性质也会随着晶化的进行而改变。
最后是固态金属的生长阶段，也就是凝固过程的终点。
在这个阶段，固态核逐渐长大，形成完整的晶体结构。
金属原子的排列有序性进一步加强，形成具有特定晶体结构的金属。
此外，金属凝固的速度也会受到一些因素的影响。
其中，温度是最主要的因素之一。
温度越低，金属凝固的速度越慢，固态金属的晶体结构也越完整。
另外，金属的成分和冷却速度也会
对凝固过程产生影响。
综上，金属凝固是一个复杂的过程，涉及多个阶段和因素。
研究金属凝固可以帮助我们了解金属材料的性质和加工过程，对于提高金属的质量和性能具有重要意义。
金属凝固总结汇报稿件范文
金属凝固总结汇报稿件范文金属凝固是指金属从液态到固态过程中的物理变化。
在金属加热至其熔点以上时，原子或离子通过碰撞或相互作用来凝结形成晶体。
金属凝固过程中的结晶是有序的，具有规则的排列方式。
本文将介绍金属凝固的基本原理、影响因素和凝固方式，并对金属凝固的应用进行探讨。
一、金属凝固的基本原理金属凝固的基本原理是原子或离子之间的相互作用。
当金属被加热到熔点以上时，金属原子或离子由于热运动而脱离其原位，并逐渐形成具有有序结构的晶体。
在凝固过程中，金属原子或离子在空间中的有序排列会形成晶体的晶格。
晶格结构决定了金属的性质和力学特性。
二、金属凝固的影响因素1. 温度：金属凝固的温度是影响凝固过程的重要因素。
当金属的温度高于其熔点时，金属开始熔化并形成液态。
当金属温度降低到熔点以下时，金属开始凝固。
2. 纯化度：金属的纯度对金属凝固过程也有影响。
较高纯度的金属原子或离子在凝固过程中更容易有序排列，形成高质量的晶体结构。
3. 晶种：金属凝固的过程中，晶种的选择和引入对凝固过程和晶体的形成有重要作用。
晶种的选择应根据金属的相变特点和晶体结构要求合理选择。
4. 核化剂：金属凝固过程中的核化剂可以促进晶体的形成，提高晶体的质量和均匀性。
三、金属凝固的方式1. 自由凝固：自由凝固是指金属在没有任何限制条件下自由地凝固。
在自由凝固过程中，金属原子或离子逐渐有序排列，形成具有晶体结构的金属。
2. 向心凝固：向心凝固是在有限空间内进行的凝固过程。
金属从固相到液相的转变是从外向内逐渐进行的。
向心凝固有助于形成更大尺寸和更均匀的晶体。
3. 外形凝固：外形凝固是在一定模具形状的限制下进行的凝固过程。
外形凝固可以用于制备不同形状的金属制品。
四、金属凝固的应用1. 金属合金制备：金属凝固可以用于制备各种金属合金。
通过调节金属组分和凝固方式，可以获得不同性能的合金材料。
2. 金属缺陷控制：金属凝固过程中的晶体缺陷对金属材料的性能有重要影响。
金属凝固总结汇报怎么写
金属凝固总结汇报怎么写金属凝固是金属物质从液相向固相的转变过程，是金属加工和制造过程中重要的环节。
本篇汇报将总结金属凝固的基本原理、凝固过程中的关键因素以及凝固技术的应用。
一、金属凝固的基本原理金属凝固的基本原理可归结为凝固核形成和生长两个过程。
凝固核形成是指在金属液体中形成微小的凝固晶核，而生长是指这些凝固晶核逐渐增长形成完整的晶体结构。
凝固的基本原理可用分子动力学模拟和热力学模型进行研究，有助于理解金属凝固的本质。
二、凝固过程中的关键因素1. 温度控制：金属凝固的温度是影响凝固过程的关键因素。
过高或过低的温度都会导致凝固问题，如液体过快凝固或凝固过程中产生缺陷。
2. 成分控制：金属凝固过程中，合金的成分对凝固行为有重要影响。
合金中的各种元素的相互作用、溶解度以及相变行为都会对凝固过程和凝固结构产生影响。
3. 界面控制：金属凝固中的固液界面对凝固行为和凝固结构的形成至关重要。
界面形态和界面能量密切相关，通过合理调控界面活性剂或应用表面活性剂可以影响凝固过程和凝固组织。
4. 液体流动：在金属凝固过程中，液体流动通过传质过程影响凝固行为。
合理设计并控制液体流动能够优化凝固过程中的组织和性能。
三、凝固技术的应用1. 凝固结构控制：通过合金设计、温度控制和界面活性剂的应用，可以控制金属凝固过程中的晶体生长方式、晶粒大小和凝固组织结构，以达到优化材料性能的目的。
2. 晶体取向控制：通过高温拉制、电磁场作用等技术手段，可以控制金属凝固过程中晶体取向的排列和定向，从而实现材料在不同方向上的性能差异。
3. 铸造工艺改进：金属凝固技术在铸造工艺中的应用可以改善铸件的组织结构和性能，减少缺陷和变形，提高材料的机械性能和耐腐蚀性能。
4. 精密制造：金属凝固技术在微电子、光学器件等领域的应用可以制备出具有精细纹路和结构的金属零部件，为微纳制造提供了重要手段。
综上所述，金属凝固是金属加工和制造的核心环节之一，其基本原理、关键因素及应用技术的研究和应用对于优化材料性能、改善工艺过程以及推动工业发展具有重要意义。
金属凝固原理
材料学院研究生会学术部2010年11月金属凝固原理复习资料目录2010年复习资料…………………………………3-5 2007年复习资料…………………………………6-8 2005年复习资料…………………………………9-10 2004年复习资料…………………………………11-142010年金属凝固原理复习重点一、（15分）如图所示，Pb-Bi(W Bi =20%)合金，在无固相扩散的条件下，试计算凝固后的共晶量。
解：第一阶段，非平衡凝固冷却至184℃，无固相扩散α=0，根据公式4-8：Cs *=k 0C 0(1-f s )（k0-1）其中k 0=23/36=0.639，Cs *=23%，C 0=20%带入得f s =0.8剩余液相1-f s =0.2第二阶段，发生包晶反应，先算k 0’，延长线段L 1、L 2交于一点A ，求A （X,Y ）36-X 184-Y =3656184125-- ①33-X 184-Y =33-4284-125 ②联立两方程解得：X=30.545，Y=200.090 故k 0’=45.53056545.3042--=0.45，将k 0’=0.45，Cs *=42%-30.545%=11.455%，C 0=36%-30.545%=5.455%,带入公式4-8可求得f s ’=0.9392剩余液相 1- f s ’=0.0608凝固后的共晶量为 0.0608×0.2=0.01216≈0.01二、试述金属凝固方式，影响因素及其对铸件质量的影响。
答：金属凝固方式分为三种：当时，凝固趋向于逐层凝固，当1ttδ∆>时，凝固趋向于体积凝固，二者之间，趋向于中间凝固。
t ∆为结晶温度间隔，t δ为结晶开始温度与铸件表面温度差。
影响因素：结晶温度范围越小，温度梯度越大，凝固区域越窄，越趋向与逐层凝固。
反之，结晶温度范围越大，温度梯度越小，凝固区域越宽，越趋向与体积凝固。
对铸件质量的影响：（1）逐层凝固具有良好的充填和补缩条件，产生分散性缩孔的倾向性很小，而是在最后凝固部位形成集中缩孔。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
金属凝固理论复习资料一、名词解释1.能量起伏：金属晶体结构中每个原子的振动能量不是均等的，一些原子的能量超过原子的平均能量，有些原子的能量则远小于平均能量，这种能量的不均匀性称为“能量起伏”2.结构起伏：液态金属中的原子集团处于瞬息万变的状态，时而长大时而变小，时而产生时而消失，此起彼落，犹如在不停顿地游动。
这种结构的瞬息变化称为结构起伏。
3.浓度起伏：不同原子间结合力存在差别，在金属液原子团簇之间存在着成分差异。
这种成分的不均匀性称为浓度起伏。
4.熔化潜热:将金属加热到至熔点时，金属体积突然膨胀，等于固态金属从热力学温度零度加热到熔点的总膨胀量，金属的其他性质如电阻，粘性等发生突变，吸收的热能。
5.充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力。
6.成分过冷：由溶质再分配导致的界面前方熔体成分及其凝固温度发生变化而引起的过冷。
7.热过冷：仅由熔体实际温度分布所决定的过冷状态称为热过冷8.宏观偏析：又称长程偏析或区域偏析，指较大范围内的化学成分不均匀现象，表现为铸件各部位之间化学成分的差异。
9.微观偏析：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。
10.微观偏析（1）晶内偏析：在一个晶粒内出现的成分不均匀现象，常产生于有一定结晶温度范围、能够形成固溶体的合金中。
（2）晶界偏析：溶质元素和非金属夹杂物富集与晶界，使晶界和晶内的化学成分出现差异。
它会降低合金的塑性和高温性能，又会增加热裂倾向。
11.宏观偏析：（1）正常偏析：当合金溶质分配系数k<1时，凝固界面的液相中将有一部分被排出，随着温度的降低，溶质的浓度将逐渐增加，越是后来结晶的固相，溶质浓度越高，当k>1时相反。
正常偏析存在使铸件的性能不均匀，在随后的加工中难以消除。
（2）逆偏析：即k<1时，铸件表面或底部含溶质元素较多，而中心部分或上部分含溶质较少。
（3）V形偏析和逆V形偏析：常出现在大型铸锭中，一般呈锥形，偏析中含有较高的碳以及硫和磷等杂质。
（4）带状偏析：它总是和凝固的固-液界面相平行。
（5）重力偏析：由于重力的作用而出现化学成分不均匀的现象，常产生于金属凝固前和刚刚开始凝固之际。
枝晶偏析：由于固溶体合金多按枝晶方式生长，分支本身分支与分支间的成分是不均匀的，故称为~。
12.正偏析：指溶质含量高于其平均溶质含量的区域13.负偏析：降低该区的溶质浓度，使该区C5降低，产生的偏析。
（溶质含量低于其平均溶质含量的区域）14.重力偏析：由于沿垂直方向逐层凝固而产生的正常偏析和固液相之间或互不相容的液相之间有的密度不同，在凝固过程中发生沉浮现象造成的。
15.过热度：指金属熔点与液态金属温度之差。
16.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差值称为过冷度17.正吸附：当表面张力随溶液浓度升高而下降时,表面吸附量为正值,即为正吸附18.负吸附：当表面张力随溶液浓度升高而增加时，表面吸附量为负值，即为负吸附。
19.热裂：铸件在凝固期间或刚凝固完毕，在高温下收缩受到阻碍产生的现象。
20.冷裂：铸件应力超出合金强度极限而产生的现象。
21.铸造应力：铸件在凝固或冷却过程中，发生线收缩，有些合金还发生固态相变，引起体积的膨胀或收缩时产生的应力。
22.顺序凝固：铸件结构各部分，按照远离冒口的部分最先凝固，然后是靠近冒口部位，最后是冒口本身凝固的次序进行的凝固方式23.同时凝固：铸件各部分之间没有温差或温差尽量小，使各部分同时进行凝固的方式。
24.析出性气孔：金属液在凝固过程中，因气体溶解度下降而析出气体，形成气泡未能排除而产生的气孔。
25.反应性气孔：金属液与铸型之间，金属与熔渣之间或金属液内部某些元素、化合物之间发生化学反应所产生的气孔。
26.流动性：液态金属本身的流动能力，是金属的铸造性能之一，与金属的成分温度杂质含量及其物理性质有关。
27.粗糙界面：界面固相一侧的点阵位置只有50%左右为固相原子所占据，这些原子散乱的随机分布在界面上形成一个坑坑洼洼呕吐不平的界面层。
28.平整界面：固相表面的点阵位置几乎全部为固相原子所占据，只留下少数空位或在充满固相原子的界面上存在有少数不稳定的孤立固相原子从而形成了一个总的来说平整光滑的界面。
29.一次氧化物：金属熔炼过程中及炉前处理中产生的氧化物称为一次氧化物。
30.二次氧化物：金属液在浇注及充填铸型过程中产生的氧化物称为二次氧化物。
31.近程有序排列：金属液体则由许多原子集团所组成，在原子集团内保持固体的排列特征，而在原子集团之间的结合处则受到很大破坏。
这种仅在原子集团内的有序排列称为近程有序排列。
32.粘滞性：在流体力学中有两个概念，一个是动力粘度，另一个是运动粘度。
33.表面张力：液态金属表面层的质点受到一个指向液体内部的力，物体倾向于减小其表面积，这相当于在液态金属表面有一个平行于表面且各向大小相等的张力，这个张力就是表面张力。
34.机械阻碍应力：铸铁件冷却到弹性状态后，由于收缩受到弹性阻碍而产生机械阻碍应力。
它可表现为拉应力和压应力，当机械阻碍一经消除应力也随之消失，所以它是一种临时应力。
二、问答题1.液态金属的停止流动机理金属和窄结晶温度范围合金停止流动的过程可以分为以下几个阶段:(a)过热量未完全散失前为纯液态流动。
(b)冷的前端在型壁上凝固结壳。
(c)后边的金属液在被加热的管道中流动，冷却强度下降。
如图２—４ｃ所示，由于液流通过I区终点时，尚有一定的过热度，将已经凝固的壳重新熔化，为第II区。
所以，该区是先形成凝固壳，又被完全熔化。
第III区是末被完全熔化而保留下来的一部分固相区，在该区的终点金属液耗尽了过热热量。
在IV区，液相和固相具有相同的温度——结晶温度。
由于在该区的起点处结晶开始较早，断面上结晶完毕也较早，往往在它附近发生堵塞。
前端液态金属凝固收缩，形成吸力，产生喇叭状缩孔。
宽结晶温度范围的合金停止流动的过程可以分为以下几个阶段：(a)有过热，纯液态流动。
(b)温度低于液相线，析出晶体。
析出的晶体顺流前进，并不断长大。
前端冷却快，晶粒粗大。
(c)前端晶粒达到一定数量，结成一个连续的网络，阻碍后边的液态金属流动，流动停止。
所联成的网受到后面液态金属向前的推力，造成前突特征。
2.液态金属的停止流动机理金属、共晶合金、窄结晶温度范围合金：型壁处凝固结壳，柱状晶相接触，通道中心合并，流动停止金的结晶温度范围越宽，枝晶就越发达，液流前端出现较少的固相量，通道阻塞，亦即在相对较短的时间内，液态金属便停止流动。
金属、共晶合金或窄结晶温度范围合金有良好的流动性，降低了凝固成形中冷隔、热裂、缩松等缺陷的产生。
反之，宽结晶温度范围合金由于流动性差，往往会有较多的缺陷产生。
3、试分析中等结晶温度范围的合金停止流动机理。
答：过热能量散失尽以前，金属液也可以纯金属液态流动。
温度下降到液相线以下，首先生成了一批小晶粒，在型壁上长成细而长的柱状晶，空隙的液体继续流，流动过程继续生长柱状晶，在液体温度不段下降时，出现等轴晶，阻塞通道。
介于两者之间，出现枝状晶时，温度不产生大量晶粒，但是生长到一定程度，等轴晶大量析出。
4、采用高温出炉，低温浇铸的工艺措施，为什么可提高合金的流动性？答：高温出炉：使一些难熔的质点熔化，未熔的质点和气体在浇包中镇静有机会上浮而使金属净化，提高流动性。
低温浇铸，一般来讲，浇铸温度越高，充型能力越强但是温度过高，会使金属吸气更多，氧化严重，充型能力幅度减小，所以最好是，高温出炉，低温浇铸。
5、高温出炉，低温浇注为什么可以改善铸件性能为提高金属液的出炉温度有利于夹杂物的彻底熔化、熔渣上浮，便于清渣和除气，减少铸件的夹渣和气孔缺陷；用较低的浇注温度，则有利于降低金属液中的气体溶解度、液态收缩量和高温金属液对型腔表面的烘烤，避免产生气孔、粘砂和缩孔等缺陷。
因此，在保证充满铸型型腔的前提下，尽量采用较低的浇注温度。
结壳早晚：停止流动的过程：结壳晚两线重合或垂直距离小，流动管道中晶体长大阻塞而停止流动。
两线垂直距离大，液体中析出晶体较多，连成网络而阻塞。
两线垂直中等，管道壁有一部分柱状晶，中心有等轴晶，使剩余的液体停止流动。
如何由实验确定单相合金的动态凝固曲线？单相合金的凝固区间结构特点及其对缩孔缩松，热裂等铸造缺陷的影响。
图4-6为凝固动态曲线，它是根据直接测量的温度—时间曲线绘制的。
首先在图4-6a上给出合金的液相线和固相线温度，把二直线与温度—时间相交的各点分别标注在图4-6b的(x / R ，τ)坐标系上，再将各点连接起来，即得凝固动态曲线。
纵坐标x是铸件表面向中心方向的距离，R是铸件壁厚之半或圆柱体和球体的半径。
由于凝固是从铸件壁两侧同时向中心进行，所以当x / R=1时表示已凝固至铸件中心。
图4-6c为根据凝固动态曲线绘制的自测温度开始后2分20秒的凝固状况。
根据凝固动态曲线可以获得任一时刻的凝固状态。
8试述液态金属的充型能力和流动性之间在概念上的区别，并举例说明。
答：液态金属的充型能力：充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件能力。
影响因素：金属液体的流动能力，铸型性质，浇铸条件，铸件结构。
流动性：液态金属本身的流动能力，与金属本身有关：成分，温度，杂质物理性质。
其流动性一定，但充型能力不高，可以改变某些因素来改变，流动性是特定条件下的充型能力。
9充型能力与流动性的联系与区别：型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。
即液态金属充填铸型的能力。
充型能力与金属液本身的流动能力及铸型性质等因素有关。
是设计浇注系统的重要依据之一。
动性：液态金属本身流动的能力。
流动性与金属的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。
型能力与流动性的关系：充型能力是外因（铸型性质、浇注条件、铸件结构）和内因（流动性）的共同结果。
外因一定时，流动性就是充型能力。
型能力弱，则可能产生浇不足、冷隔、砂眼、铁豆、抬箱，以及卷入性气孔、夹砂等缺陷。
10影响充型能力的因素及提高充型能力的措施：第一类因素金属性质方面的因素1）金属的密度ρ1；2）金属的比热容c1；3）金属的导热系数λ1；4）金属的结晶潜热 L ；5）金属的粘度η；6）金属的表面张力σ；7）金属的结晶特点。
第二类因素铸件性质方面的因素1）铸型的蓄热系数2）铸型的密度ρ2；3）铸型的比热容 c2；4）铸型的导热系数λ2；5）铸型的温度；6）铸型的涂料层；7）铸型的发气性和透气性。
第三类因素浇注条件方面的因素：1）液态金属的浇注温度t浇；2）液态金属的静压头 H；3）浇注系统中压头损失总和；4）外力场（压力、真空、离心、振动等）。
第四类因素——铸件结构方面的因素: 1）铸件的折算厚度 R；2）由铸件结构所确定的型腔的复杂程度引起的压头损失。