简述凝固时过冷度的作用材科基
过冷度与温度梯度和凝固速度的关系
过冷度与温度梯度和凝固速度的关系1. 引言1.1 介绍过冷度、温度梯度和凝固速度过冷度、温度梯度和凝固速度是材料凝固过程中重要的参数，它们之间存在着密切的关系。
过冷度指的是凝固温度低于材料的熔点时所达到的温度差，温度梯度则是在材料凝固过程中不同位置之间的温度差异。
凝固速度则是指材料从液态向固态转变的速度。
在凝固过程中，过冷度对凝固速度的影响是非常显著的。
通常情况下，过冷度越大，凝固速度越快。
这是因为过冷度越大，原子或分子在液态中具有更高的活动性，更容易形成固态结构。
高过冷度可以促进凝固速度的加快。
温度梯度对凝固速度也有重要影响。
较大的温度梯度会导致较大的凝固速度，因为温度梯度越大，凝固界面附近的物质传输速度会加快，从而加快凝固速度。
过冷度和温度梯度的综合影响也需要考虑。
在实际应用中，通过合理控制过冷度和温度梯度，可以有效控制凝固速度，从而实现对材料微观结构的精确控制。
通过实验数据分析，可以更深入地了解过冷度、温度梯度和凝固速度之间的关系，为材料凝固过程的优化提供依据。
2. 正文2.1 过冷度对凝固速度的影响1. 过冷度是指溶液在不结晶的情况下降低到其饱和温度以下的温度。
当溶液过冷时，其内部结构会变得更加有序，使得结晶过程更加容易发生。
由于过冷度增大，溶质分子在溶液中的活动性降低，凝固核形成所需的自由能也相应增加，从而凝固速度相对减小。
2. 过冷度还会影响凝固核的形成和生长。
随着过冷度的增大，凝固核的数量会减少，但其尺寸却会增大。
这可能导致凝固速度的非线性变化，同时也会影响晶体的形态和质量。
3. 在实际生产中，通过控制过冷度可以调节凝固速度，从而影响晶体的成长速率和形态。
通过合理调控过冷度的大小，可以实现对晶体质量和结构的精确控制，提高产品的质量和产量。
过冷度对凝固速度有着重要的影响，其大小和变化趋势会直接影响到结晶过程的进行，对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。
通过深入研究过冷度和凝固速度之间的关系，可以更好地指导实际生产中的控制操作，实现更高效的晶体生长过程。
冻融循环过程中混凝土的过冷现象及其原因分析
冻融循环过程中混凝土的过冷现象及其原因分析论文
一、混凝土过冷现象
混凝土过冷现象是指，在冻融循环过程中，混凝土受到冰冻和融化的重复作用，温度降低到混凝土强度限定温度下触发的结构性损坏现象。
一般情况下，过冷损坏对混凝土结构的影响是不可逆的，可能会导致混凝土显著粉碎、裂隙和软化，如果在恶劣冻融条件下，混凝土结构存在板块剪切性力时，可能会发生更严重的破坏。
二、原因分析
1. 混凝土的板块剪切性力是引起过冷现象的关键原因，混凝土板块剪切性力遇到冷却而成型对混凝土而言，就好比是一把刀子，如果有足够强力板块剪切性力，冷却后混凝土就像蒲公英被剪切开来一样，就会出现粉碎和裂隙等损坏。
2. 冻融过程中混凝土受到冰冻与融化作用的重复改变，也会使混凝土的强度降低，因此，受到外部力的影响，混凝土对剪切力的抗性也会降低，不能很好的分散出去，从而导致混凝土的过冷现象。
3. 混凝土具有内部孔、裂缝及其它结构特征，在固体－液体交替作用下，当冰冻混凝土受到冰冻压力时，冰冻压力会使内部水从细微缝隙渗出，在融化后，由于已经流失的水量加上新增的水量，混凝土的体积发生变化产生快速收缩，结果导致混凝土过冷损坏。
三、结论
以上分析可以得出，混凝土过冷现象的发生，主要由于混凝土的板块剪切性力，冰冻混凝土的内部水从细微缝隙渗出，以及
冻融循环过程中混凝土强度的变化等原因，都可能促进混凝土的过冷现象。
因此，为了在冻融循环下，防止混凝土过冷现象的发生，应在施工前加强对材料强度及冻融状态的检测和分析，并优化混凝土的结构设计，以降低板块剪切性力，这将有助于混凝土在冻融循环中稳定性能，延长使用寿命。
结晶过冷度
结晶过冷度1. 介绍结晶过冷度（Supercooling）是指在一定的条件下，物质在其熔点以下仍保持液态的现象。
当物质被冷却到熔点以下时，通常会发生结晶反应，但在某些情况下，物质可以被过冷到熔点以下而不发生结晶反应。
这种现象在物理、化学、材料科学等领域中具有重要意义。
2. 结晶过程与结晶过冷度结晶是物质从无序状态转变为有序状态的过程。
一般情况下，当物质被冷却到其熔点以下时，分子或原子会开始聚集形成有序的固态结构。
然而，在某些情况下，物质可以被过冷到熔点以下而不发生结晶反应。
这种现象可以通过结晶过冷度来描述。
结晶过冷度是指在一定条件下，物质可以被过冷到离开熔点一定温度范围内而不发生结晶反应的最大程度。
超过这个温度范围，物质将开始发生结晶反应。
3. 形成结晶过冷度的条件形成结晶过冷度的条件是多方面的，包括物质的性质、外界条件等。
3.1 物质的性质物质的结晶过冷度与其分子或原子之间的相互作用力有关。
当相互作用力较强时，物质往往具有较高的结晶过冷度。
相反，当相互作用力较弱时，物质往往具有较低的结晶过冷度。
3.2 外界条件外界条件也会对物质的结晶过冷度产生影响。
压力和温度是两个重要因素。
一般情况下，增加压力可以提高物质的结晶过冷度；而降低温度则可以降低物质的结晶过冷度。
杂质也会对物质的结晶过冷度产生影响。
杂质可以提高或降低物质的结晶过冷度，具体效果取决于杂质与物质之间的相互作用。
4. 应用领域结晶过冷度在许多领域都有重要应用。
4.1 冰淇淋制作冰淇淋是一种常见的冷冻甜品，其口感和质地取决于结晶过冷度。
较高的结晶过冷度可以使冰淇淋更加细腻、柔滑，而较低的结晶过冷度则可能导致冰淇淋出现结晶或颗粒感。
4.2 材料科学在材料科学领域，研究物质的结晶过冷度可以帮助我们设计和制备具有特定性质的材料。
通过控制结晶过冷度，可以调控材料的晶体尺寸、形态和性能。
4.3 化学反应在化学反应中，结晶过冷度可以影响反应速率和产物选择。
材料科学基础试题及答案
第一章 原子排列与晶体结构1. fcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度为 ，配位数是 ,晶胞中原子数为 ，把原子视为刚性球时，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 ；bcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ,致密度为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 ；hcp 结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度为 ，配位数是 ,，晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 。
2. Al 的点阵常数为0.4049nm ，其结构原子体积是 ，每个晶胞中八面体间隙数为 ，四面体间隙数为 。
3. 纯铁冷却时在912ε 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构，配位数 ，致密度降低 ，晶体体积 ，原子半径发生 。
4. 在面心立方晶胞中画出）（211晶面和]211[晶向，指出﹤110﹥中位于（111）平面上的方向。
在hcp 晶胞的（0001）面上标出）（0121晶面和]0121[晶向。
5. 求]111[和]120[两晶向所决定的晶面。
6 在铅的（100）平面上，1mm 2有多少原子？已知铅为fcc 面心立方结构，其原子半径R=0.175×10-6mm 。
第二章 合金相结构一、 填空1） 随着溶质浓度的增大，单相固溶体合金的强度 ，塑性 ，导电性 ，形成间隙固溶体时，固溶体的点阵常数 。
2） 影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是（1） ；（2） ；（3） ；（4） 和环境因素。
3） 置换式固溶体的不均匀性主要表现为 和 。
4） 按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分，固溶体可分为 和 。
5） 无序固溶体转变为有序固溶体时，合金性能变化的一般规律是强度和硬度 ，塑性 ，导电性 。
6）间隙固溶体是 ，间隙化合物是 。
二、 问答1、 分析氢，氮，碳，硼在α-Fe 和γ-Fe 中形成固溶体的类型，进入点阵中的位置和固溶度大小。
过冷温度对金属凝固的影响
过冷度对金属凝固的影响金属材料作为支撑国民生活富裕及安全的基础结构材料而大量使用。
随着材料使用方法的多样化，对材料特性的要求也日益严格。
因此，利用现代科学技术开发出高质量和高性能的钢铁材料将具有重大的现实意义。
金属的凝固过程对金属的机械性能特点有重大影响，它决定着该零件组织，包括各种相的形态，大小和分布，直接影响到该零件后面的加工处理工艺，间接地影响了工件的加工性能和使用性能。
而对于铸件和焊接件来说，结晶过程基本上就决定了它的使用性能和使用寿命，而对尚需进一步加工的铸锭来说，结晶过程既直接影响了它的轧制和锻压工艺性能，又不同程度地影响着其制品的使用性能。
因此，研究和控制金属的结晶过程，已成为了提高金属力学性能和工艺性能的重要手段。
而金属的结晶过程总是伴随着过冷，可以说研究金属的结晶过程就是相当于研究结晶过程对过冷的控制。
1过冷度的概念1.1几种过冷定义过冷：金属理论凝固温度与实际温度之差。
即图1中的ΔT。
图1：过冷度热过冷：金属凝固时所需过冷度完全由传热所提供。
仅由熔体实际温度分布决定。
成分过冷：凝固时由于溶质再分配造成固液界面前沿溶质浓度变化，引起理论凝固温度的改变而在液固界面前液相内形成的过冷。
这种由固-液界面前方溶质再分配引起的过冷，称为成分过冷。
由界面前方的实际温度和液相线温度分布两者共同决定。
成分过冷不仅受热扩散的控制，更受溶质扩散的控制。
1.2过冷现象实验表明纯金属的实际凝固温度Tn总比其熔点Tm低，这种现象叫做过冷。
金属实际结晶温度Tn与理论结晶温度Tm之差，称为过冷度，用△T表示。
其大小取决于：1）液态金属的本性，金属不同，△T也不同；2）纯度越高，△T越大；3）冷却速度越快，△T越大。
但无论多慢也不能在Tm结晶。
2金属结晶的必要条件2.1过冷是结晶的必要条件由热力学规律可知，在等温等压条件下，物质系统总是自发地从自由能较高的状态向自由能较低的状态转变。
如果液相的自由能比固相的自由能低，那么金属将自发地从固相转变为液相，即金属发生熔化。
过冷度对制冷系统的意义
已有 7621 次阅读916 22:01 |个人分类:制冷实验|系统分类:科研笔记|关键词:过冷度, 压焓图, 制冷系统过冷度的界说：冷凝器冷凝压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体实际温度的差值.工程上, 一般将排气压力近似看作冷凝压力, 排气压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体的温度之差, 作为过冷度.之所以这样近似, 是因为冷凝器的压降相对蒸发器而言较小.排气压力与真正的冷凝压力差值较小, 采纳这样的近似带来的误差, 可以忽略.对风冷冷凝器, 3~5度的过冷度比力合适.制冷系统正常循环时, 冷凝器的出口一般城市有一定的过冷度.如果没有过冷度, 两相冷媒中的液体在“液管”中压力稍有损失, 液体就会【闪发】==饱和液体由于压力的降低肯定会蒸发.液体蒸发会吸收周围的热量, 剩余的液体随之降温, 又达到相应压力下的饱和温度, 就这样两相冷媒边前进, 边闪发, 边饱和, 直到达到蒸发器入口.最终达到蒸发器的两相冷媒的干度就会比设计的干度年夜很多, 液相成份减小, 就无法满足蒸发器的蒸发量, 制冷效果固然会降低.另外具有一定的过冷度, 才有可能绘制出令人可信的压焓图.对基本的单级压缩式制冷系统, 压焓图上有四个点, 分别是：①压缩机吸气口—过热蒸汽；②压缩机排气口—过热蒸汽；③冷凝器出口—过冷液体；④蒸发器的入口—两相冷媒.①、②和③点都是单相状态, 根据压力和温度值, 可以计算出对应的焓值.根据压力和焓值, 可以在压焓图中确定位置；蒸发器的入口为两相冷媒, 即使知道压力和温度值, 也难以计算出焓值.可是节流装置一般外概况积较小, 散热忽略, 冷媒经过节流装置可以近似作为等焓降压过程.所以③点的焓值可以近似即是冷凝器出口的焓值.如果冷凝器的出口为两相或饱和液, 则难于获得焓值.四个状态点, 缺少两个点, 则不能画出系统的压焓图.附录：为什么在两相状态, 不能根据压力和温度计算出对应的焓值.因为在两相区中, 压力和温度是一一对应的, 一个饱和压力对应一个饱和温度.压力线与温度线, 在两相区中是一条重合的水平线.因为丈量误差, 丈量获得的压力值和温度值, 很难做到一一对应：①如果温度值小于压力对应的饱和温度, 则说明是过冷液体；②如果温度值年夜于压力对应的饱和温度, 则说明是过热气体.这与前面的条件, 冷媒是两相状态, 相矛盾.那可不成以说, 冷媒处在丈量获得的压力值的饱和液或饱和线上呢？焓值用其饱和液或饱和气的焓值取代.这也不成以, 因为饱和温度上下相差0.1度, 其对应的焓值就会相差100~200kJ/kg.某工质温度低于标准压力下其饱和液体的温度称为过冷度.例如1atm年夜气压力下, 97度的液态水过冷度为3度, 某工质温度高于标准压力下其饱和气体的温度称为过热度. 例如1atm年夜气压力下, 110渡过热水蒸气其过热度为10度, 额外说一点：1atm下1b水100度饱和液态和饱和气态之间需要970BTU的潜热.关于膨胀阀：厂家出厂时一般使膨胀阀开启所需的过热度, 又称静装配过热度, 一般静装配过热度为3度.从热力膨胀阀开始开启至额定开度所需要的过热度增量, 称为膨胀阀的有效过热度或可变过热度.其数值的年夜小与弹簧的刚度及阀芯的行程有关, 一般有效过热度约为2～5℃, 通常把热力膨胀阀的静装配过热度与有效过热度之和5~8度称为工作过热度, 即平时所说的过热度.通俗的讲：所谓的过热度：工质目前的实际温度比实际压力所对应的饱和温度高出几度.一般, 在蒸发器出口, 和压缩机排气口, 工质的实际温度要比实际压力所对应的饱和温度高.这时候就涉及到过热度(吸气过热度和排气过热度) 过冷度：工质目前的实际温度比实际压力所对应的饱和温度低几度.一般在冷凝器出口, 工质的实际温度要比实际压力所对应的饱和温度低, 这就涉及到过冷度.吸气过热度的作用.吸气如果完全无过热度, 就有可能发生回气带液, 甚至引起湿冲程液击损坏压缩机.为了防止此种现象, 就需要一定的吸气过热度, 以保证只有干蒸汽进入压缩机(因冷媒性质决定, 过热度的存在暗示液态冷媒的完全蒸发).可是, 过热度太高也有缺点, 过热度偏高会引起压缩机排气温度(排气过热度)升高, 压缩机运行工况恶化寿命降低.所以, 吸气过热度应该控制在一定范围之内.而膨胀阀通过安排于压缩机回气管或蒸发器出口的感温部份来感测回气温度和实际蒸发压力(对应了饱和温度)之间的温差(该温差就是吸气过热度), 并以设定过热度为依据来调节膨胀阀开度, 也就相当于调节蒸发器供液量, 最终可控制吸气过热度.现在有些机型(比如变频多联机)也有专门控制冷凝过冷度的膨胀阀.当过冷度缺乏的, 就增加过冷回路膨胀阀的开度, 加年夜喷液量来冷却主回路冷媒, 提高冷凝效果.过热度=压缩机的吸气温度制冷剂在蒸发器中的蒸发温度有一定的过热度是为了保证进入压缩机的是没有液体的制冷剂, 防止湿冲程过冷度=制冷剂在冷凝器中的冷凝温度冷凝器出口的制冷剂温度过冷度年夜, 在膨胀阀中闪发的制冷剂气体就少, 提高制冷量举例说明：某空调过热度与过冷度1.过热蒸汽及过热度在某压力下, 蒸汽的温度若高于该压力所对应的饱和温度(沸腾)时, 这种蒸汽称为过热蒸汽, 超越的温度叫过热度.例1：latm(标准年夜气压)下, 水的饱和温度为100c.130.c的蒸汽为过热蒸汽, 过热度为30度.例2：R22制冷系统空调情况下, 制冷剂在蒸发器中沸腾气化温度为5度, 压缩机回气管中的温度为15度其蒸汽为过热蒸气, 过热度为15度5度2.过冷液体及过冷度.空调在某压力下, 液体的温度若低于压力对应的饱和温度时, 这种液体称为过冷液体;温度差值为过冷度.。
材料科学基础第6章 材料的凝固与气相沉积[可修改版ppt]
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式中，σ为比表面能，可用表面张力表示 。© 2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
△Gk非/△Gk=(2-3cosθ+cos3θ)/4 a θ=0时，△Gk非＝0，杂质本身即为晶核； b 1800>θ>0时，△Gk非<△Gk,杂质促进形核 C θ=1800时，△Gk非＝△Gk，杂质不起作用。
（4）影响非均匀形核的因素
a 过冷度：△T↑→r ↓△G ↓,有利形核。
k
k
b 外来物质表面结构：点阵匹配原理：结 构相似，点阵常数相近。
二、材料结晶的基本条件
1、热力学条件
（1）G-T曲线
a 是下降曲线：由G-T函数的一 次导数（负）确定：dG/dT=-S
b 是上凸曲线：由二次导数 （负）确定： d2G/d2T=-Cp/T 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。
（2）热力学条件
△Gv=－Lm△T/Tm 式中，-Lm =HS-HL。
2、结构条件
（1）液态结构模型：
微晶无序模型与拓扑无
序模型。
出
（2）结构起伏（相起
现 几
伏）：液态材料中出现 率
的短程有序原子集团的
时隐时现现象。是结晶
的必要条件（之二）。
结构起伏大小
三、晶核的形成
均匀形核：新相晶核在遍及母相的整个体积 内无规则地均匀形成。
非均匀形核：新相晶核依附于其它物质择优 形成。 1 均匀形核 （1）晶胚形成时的能量变化
过冷度名词解释材料科学基础
过冷度名词解释材料科学基础一、过冷度与过热度过冷度：冷凝温度一冷凝出口温度;过热度：蒸发出口温度一蒸发温度;过冷度：过冷度越大，制冷系统的制冷能力更好，制冷系统中增加过冷回路、经济器等，目的就是提高过冷度进而提高制冷系统的制冷量；过热度：膨胀阀的开度（制冷剂充注量）影响着过热度，过热度越大，可以判定膨胀阀的开度小了（制冷剂充注量少了）。
二、饱和状态“冷凝温度是冷凝压力下饱和制冷剂的温度”何为“饱和”??饱和状态=液态与气体共存的状态三、冷凝温度与蒸发温度I饱和蒸气 饱和液 冷凝（蒸气一液蒸发（液体一蒸气）冷凝温度：制冷剂在冷凝器内，由高温气态制冷剂冷凝成液态制冷剂的温度，也就是冷凝压力下的饱和温度。
蒸发温度：制冷剂在蒸发器内，由液态制冷剂蒸发成气态制冷剂的温度，也就是蒸发压力下的饱和温度。
四、显热与潜热水温从O 度上升到IOO 度所需的热量为显热，对100度的水继续加热，热态水变成水蒸汽，但温度仍为100度，这一过程所需的热量称为潜热。
五、表压与绝压表压：表压指的是管道压力，指的是用压力表、真空表、U 形管等仪器测出来的压力，又叫相对压力），“表压力”以大气压力为起点，符号为Pg绝压：直接作用于容器或物体表面的压力，称为“绝对压力”，绝对压力值以绝对真空作为起点，符号为PABS （ABS 为下标）简单理解，绝压就是大气压力+表压。
简单理解，在大气压下，表压为0,绝对压力就是1.013bar°压缩机放热♦(») 冷凝器蒸发蒸发器 吸熟♦表压 大气压强 真空度I~二 六、COP 与EER EER ：在额定工况和规定条件下，空调器进行制冷运行时，制冷量与有效输入功率之比，其值用W/W 表示。
C0P ：在额定工况（高温）和规定条件下，空调器进行热泵制热运行时，制热量与有效输入功率之比，其值用W/W 表示。
七、干球温度、湿球温度与黑球温度干球温度即为普通温度计测量的温度。
湿球温度是在温度计上包裹湿布，由于水的蒸发造成温度指示下降，此时的温度称为湿球温度。
过冷度_精品文档
过冷度概述：过冷度（Supercooling）是指液体在冷却过程中温度降低到低于其冰点，而仍保持液态状态的现象。
在这种状态下，液体表面不结冰，尽管其温度已经低于结冰点。
过冷度不仅在物理学中具有重要意义，还在生活中起到关键作用。
本文将探讨过冷度的原理、影响因素以及其在不同领域的应用。
一、原理过冷度实际上是液体的热力学特性的结果，具体而言是由于液体中的分子运动速度减小，无法达到结冰的条件。
当液体冷却至接近冰点时，分子的运动逐渐减缓。
在液体表面，分子靠近表面的力较弱，容易失去能量而凝结成固体。
然而，在过冷度状态下，液体表面上的凝结点并没有形成足够的纳米颗粒，没有结冰的催化点。
因此，过冷度液体可以在低于其冰点的温度下保持液态状态。
二、影响因素1.初始温度：液体的初始温度对过冷度的程度有直接影响。
温度越低，液体中分子的运动速度越慢，形成过冷度的可能性越大。
2.压力：压力变化会影响过冷度的稳定性。
较高的压力有助于维持液体的稳定状态，减少液体变为固体的可能性。
3.杂质：添加少量的杂质会影响液体的结晶速度。
例如，加入某些溶质可以减缓或加速液体的结晶速度，从而影响过冷度的程度。
三、应用领域1.食品行业：过冷度在食品冷冻和冷藏中起到重要作用。
通过过冷度技术，可以在冷冻过程中减少冰晶对食品结构和质量的破坏。
在冷藏食品的过程中，通过控制温度和压力，可以延长食品的保质期和品质。
2.材料科学：过冷度还在材料科学中有广泛应用。
一些材料的制备过程需要高度纯净的物质，而过冷度可以提供无杂质的凝固条件，从而制备出高质量的材料。
3.气象学：过冷度对大气中的云和降水形成起着重要作用。
在云中，过冷度液滴可以保持液态状态，直到遇到适当的冰核才能凝结成冰晶，最终形成降水。
四、控制与应对在某些情况下，过冷度可能会产生意外的效应，例如在飞机上形成过冷度液滴可能对飞机表面造成破坏。
因此，控制过冷度是非常重要的。
一种方法是通过添加冰核剂来加速液体的结晶过程，从而避免过冷度。
5.5二元合金凝固中的成分过冷(1)
•胞的横截面为扁片状或圆柱状或规则六边形
胞状晶形成示意图 (a)胞的形状；(b)胞晶成长的纵向视图； (c)和(d)胞的横向视图；扁片状和圆柱状
4/11/2016
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材料科学与工程基础
二元合金凝固中的成分过冷（2h ）
成分过冷大小对固/液界面形状的影响
成分过冷增大 ，为胞状树 枝晶和树枝 晶
晶体成长形态 ：右边为纵截 面，左边为横 截面；
4/11/2016
成分过冷区
13
材料科学与工程基础
二元合金凝固中的成分过冷（2h ）
• 随“成分过冷”程度增大 ，固溶体生长方式：
→ 平面晶
→ 胞状晶
→胞状树枝晶(柱状树枝晶)
→内部等轴晶(自由树枝晶)
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材料科学与工程基础
二元合金凝固中的成分过冷（2h ）
Al-Cu合金的三种晶粒组织
mC0 (1 k0 ) Rx 1 exp (4) k0 D
界面前沿液体中的实际温度分布
T=Ti＋Gx
(5)
G：温度梯度，根据冷却速度不同具有不同的斜率
4/11/2016 5
材料科学与工程基础
二元合金际液相线温度
G2呈正温度梯度，却低于实际液 相线温度，而产生过冷区
R=0.017厘米/秒，临界温度梯度G=225℃/厘米， G<225℃/厘米时, G减小，成分过冷区增大
mC0 1 k0 G R D k0
成长速度R一定时，G减 小，成分过冷区增大
R减小，实际液相线变 平缓，成分过冷区减小
液相线愈陡，D值愈小 ，k0<1时k0值愈小，或 k0<1时k0值愈大，产生 成分过冷的倾向愈大
(完整word版)物理冶金考试题
08年闭卷部分：(60分＊2小时)1、叙述等温等压条件下多元体系中相平衡条件，证明相率。
（15分）2、以简单四方晶体为例，推导理想固溶体在具有浓度梯度条件下沿[100]方向扩散的菲克第一定律，根据推导公式,说明各个参数的物理意义，重点阐述哪些参数影响扩散系数。
（15分）(见公式推导1)3、列举任何一种可形成沉淀硬化相的合金系，并且画出其相图(部分）的基本特征，依据相图说明获得硬化相的途径，通过位错运动与硬化相的作用关系分析沉淀硬化机理。
（15分）4、推导匀质形核纯金属凝固过程中临界形核半径与过冷度的关系，从形核率角度说明过冷度对形核难易的影响。
（15分）开卷部分：（40分*1小时）1、论述GIBBS自由能理论、位错理论、扩散理论三者之间的相互关系以及它们在金属材料研究中的重要作用。
09年闭卷部分：(60分*2小时）2、以纯金属的平衡相图为例，推导晶粒尺寸r＊与过冷度之间的关系。
3、画出一个典型的共晶相图，并且画出各个特征相区域的成分吉布斯自由能曲线示意图。
凝固课本P644、画出面心立方晶体的（111)晶面，指出各原子的位置，在晶面上标出几个晶向。
5、以简单四方晶体为例，推导理想固溶体在具有浓度梯度条件下沿[100]方向扩散的菲克第一定律，根据推导公式，说明各个参数的物理意义，重点阐述哪些参数影响扩散系数.P226开卷部分：（40分＊1小时）6、1）单向拉伸多晶体金属2）合金的固溶时效处理2012年（1题共40分,任选5小题回答，每小题8分)1、判断对错并说明理由(1）可以获得溶质过饱和的固溶体，但是没有办法获得空位过饱和的固溶体。
（答:错.因为：空位浓度是温度的函数,只要温度高于绝对零度,金属中就存在空位，温度越高空位浓度越大，将高温金属快速冷却至低温就会获得空位过饱和的固溶体.）(2)等温等压下多元合金系中，相平衡条件是各项的自由能。
（3)直线位错必然是刃型位错或者螺型位错。
（答：错。
直线位错也可能是混合型位错，当该直线位错线与其柏氏矢量垂直时为刃型位错，平行时为螺型位错，即不平行又不垂直时为混合型位错.)（4)可热处理强化铝合金是指那些可以通过固溶时效处理达到强化效果的铝合金。
过冷度
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中文名称：过冷度 英文名称：supercooling degree 定义：凝汽器中汽轮机排汽饱和温度与凝结水温度之差。 应用学科：电力（一级学科）；汽轮机、燃气轮机（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 目录
定义
用途
编辑本段定义
过冷度 degree of under cooling 熔融金属平衡状态下的相变温度与实际相变温度的差值。纯金属的过冷度等于其熔点与实际结晶温度的差值，合金的过冷度等于其相图中液相线温度与实际结晶温度的差值。 每一种物质都有自己的平衡结晶温度或者称为理论结晶温度，但是，在实际结晶过程中，实际结晶温度总是低于理论结晶温度的，这种现象成为过冷现象，两者的温度差值被称为过冷度。过冷度的大小与冷却速度密切相关，冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度就越大；反之冷却速度越慢，过冷度就越小，实际结晶温度就更接近理论结晶温度。
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出发去台湾----百科船长日志 ? 2011 权利声明 过冷度定义用途
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连续冷却时候，冷却速度的高低影响相变时过冷度的大小。正是过冷度的大小影响组织形貌和结晶类型。缓慢冷却时候，合金在不大的过冷度下就发生了相变。这时候只能结晶析出石墨。过冷度足够大冷却速度足够快时候，就会析出渗碳体。（钢铁冶炼中工业生产实用参数）
材料成型原理课后题答案
第三章:8：实际金属液态合金结构与理想纯金属液态结构有何不同?答：纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成的，是近程有序的.液态中存在着很大的能量起伏。
而实际金属中存在大量的杂质原子，形成夹杂物,除了存在结构起伏和能量起伏外还存在浓度起伏。
12：简述液态金属的表面张力的实质及其影响因数。
答:①实质:表面张力是表面能的物理表现，是是由原子间的作用力及其在表面和内部间排列状态的差别引起的。
②影响因数：熔点、温度和溶质元素。
13：简述界面现象对液态成形过程的影响。
答：表面张力会产生一个附加压力，当固液相互润湿时,附加压力有助于液体的充填。
液态成形所用的铸型或涂料材料与液态合金应是不润湿的，使铸件的表面得以光洁。
凝固后期,表面张力对铸件凝固过程的补索状况，及是否出现热裂缺陷有重大影响.15：简述过冷度与液态金属凝固的关系.答:过冷度就是凝固的驱动力，过冷度越大，凝固的驱动力也越大；过冷度为零时，驱动力不存在。
液态金属不会在没有过冷度的情况下凝固.16:用动力学理论阐述液态金属完成凝固的过程。
答：高能态的液态原子变成低能态的固态原子,必须越过高能态的界面,界面具有界面能.生核或晶粒的长大是液态原子不断地向固体晶粒堆积的过程，是固液界面不断向前推进的过程。
只有液态金属中那些具有高能态的原子才能越过更高能态的界面成为固体中的原子，从而完成凝固过程.17：简述异质形核与均质形核的区别。
答：①均质形核是依靠液态金属内部自身的结构自发形核，异质形核是依靠外来夹杂物所提供的异质界面非自发的形核。
②异质形核与固体杂质接触，减少了表面自由能的增加。
③异质形核形核功小，形核所需的结构起伏和能量起伏就小,形核容易，所需过冷度小。
18：什么条件下晶体以平面的方式生长？什么条件下晶体以树枝晶方式生长？答:①平面方式长大:固液界面前方的液体正温度梯度分布，固液界面前方的过冷区域及过冷度极小,晶体生长时凝固潜热析出的方向与晶体的生长方向相反.②树枝晶方式生长:固液界面前方的液体负温度梯度分布，固液界面前方的过冷区域较大，且距离固液界面越远过冷度越大，晶体生长时凝固潜热析出的方向与晶体生长的方向相同。
金属结晶时的过冷和过冷度
金属结晶时的过冷和过冷度
过冷是指金属结晶过程中，温度明显低于金属的相变温度
的状态。
过冷的温度被称为过冷度。
它也可以被称为过温度或
金属结晶温度，因为存在不同的结构以及形状并且具有低温特性。
一般情况下，可以分成几种过冷程度，以便满足不同种类
的金属结晶。
由于金属通常在一定温度下结晶，所以过冷度的重要性也
就变得越来越明显了，如果过冷度被低估，将会导致金属结晶
过程出现崩解或者破坏，使得结晶性能不佳，甚至会影响到金
属的机械性能，在其它的工况也会有影响。
因此，确定一个
恰当的过冷度也就变得尤为重要。
通常情况下，常见的金属结晶，如铁，锰，钒，铝等，
过冷度为100-200℃，这是因为当金属温度较低时，如约100℃时，金属只结晶的能力有了大的增强，而且金属的微观结构也
得到了改善，这就是过冷度的重要性。
另外，在金属晶体生长过程中，由于金属的过冷度越低，
其结晶温度越低，微观结构就会更加稳定，形成更加完美的晶体，结晶性能就会更加提高，另外在这种过冷度可以保持较好
的晶界完全性，使得金属结晶产生能量场，因此过冷是金属结
晶过程中比较重要的影响因素之一。
总之，过冷度是控制金属结晶的关键。
一个合适的过冷度
不仅保证了金属结晶的稳定性，还能够提高金属的机械性能，
以及在一定程度上避免了机械性能受到破坏的可能，这样就能
更好地保证金属结晶过程中的安全性和可靠性，保证了产物的
质量和功能。
过冷度名词解释
过冷度名词解释过冷度是指物质的温度低于其凝固点，但仍然处于液体状态时所拥有的冷却度量。
换句话说，过冷度是指液体被冷却到低于它正常凝固点的程度。
当一种物质的温度低于其凝固点时，它通常会开始形成晶体，然后转变为固体状态。
然而，在特定的条件下，液体可以被冷却到低于其凝固点而仍然保持液态。
这种状态就被称为过冷。
过冷度是液体与固体之间的临界温度范围，并与物质的性质密切相关。
不同物质的过冷度可以不同。
例如，在常见的水条件下，水的凝固点为0℃，但在适当的条件下，可以将水冷却到-10℃或更低的温度，仍然保持液体状态。
过冷度的实际应用非常广泛。
例如，在航空燃料中，通过增加过冷度可以提高燃烧效率和燃烧控制。
在食品制造过程中，过冷度可以用来实现更好的冷冻效果，从而保持食物的品质和口感。
在某些材料科学领域，过冷度也可以被用来合成高质量的晶体或纳米材料。
从物理角度来看，过冷度是物质在液体状态下具有的潜在能量。
当物质中存在过冷度时，它的分子将以一种不稳定的方式排列，因为它们已经达到了凝固的阈值。
因此，任何干扰或变化都可能引发凝固过程。
当过冷的液体与一些活性核体接触时，它可以迅速凝固成固体状态。
虽然过冷度有一些应用上的优势，但它也存在一些挑战和限制。
首先，过冷度通常需要特殊的条件和控制来实现，例如使用低温炉或高压技术。
其次，过冷液体往往不稳定，容易受到外界干扰，例如振动或杂质引起的凝固。
因此，在处理过冷液体时需要小心谨慎地控制环境和条件，以避免意外凝固和其他负面影响。
总之，过冷度是指物质在温度低于其凝固点但仍处于液体状态时所具有的冷却程度。
它具有广泛的应用领域，但也需要特殊条件和控制来实现和管理。
了解过冷度的概念和特点有助于我们更好地理解和利用液体的冷却行为。
相变材料过冷现象
相变材料过冷现象
答案：
相变材料过冷现象的定义和原理
相变材料的过冷现象是指材料在降温过程中不会立即发生相变，而是需要温度继续降低到相变温度以下才能开始结晶的现象。
这种现象是由于材料在液-固相变过程中为提供离子扩散、晶体生长及晶面扩大所需能量而产生的一种亚稳态。
过冷现象是结晶过程的推动力，但大的过冷度会导致相变材料结晶温度降低、结晶时间延迟，使得储存的潜热不能及时释放，储-放热温度不匹配，降低了热能利用效率。
过冷现象的影响
过冷现象对相变材料的应用有显著影响。
大的过冷度会导致相变材料在实际应用中的结晶温度降低、结晶时间延迟，使得储存的潜热不能及时释放，储-放热温度不匹配，降低了热能利用效率。
工业运用中的大部分相变材料在冷凝过程中都会受到过冷度的影响，它们的过冷度范围在几度到几十度之间，这造成物质不能在指定的温度范围内放热，给实际应用造成很大的困扰。
过冷现象的抑制方法
为了抑制过冷现象，可以采取以下几种方法：
外加添加剂法：通过添加成核剂、纳米颗粒等外部物质来诱发结晶，降低过冷度。
胶囊化法：将相变材料封装在微胶囊中，改变其结晶特性，抑制过冷现象。
功能流体法：通过改变流体的物理状态来影响结晶过程。
超声振荡法：通过空化作用使晶体持续破碎并与熔体混合，加速结晶过程。
结晶过冷度
结晶过冷度什么是结晶过冷度结晶过冷度是指液体在没有形成结晶的情况下，温度已经低于其平衡结晶温度的现象。
它是液体和晶体相变过程中的一个重要参数。
液体在特定的温度下，会发生结晶变化，即从液体状态转变为固体状态。
例如，当水温降低到0摄氏度以下时，会结成冰晶。
然而，有时在极低温度下，液体却可以保持不结晶，并呈现超冷态。
结晶过冷度的存在是因为结晶需要某种形核的过程，并需要克服液体分子的亚稳态。
当液体分子没有足够的能量来开始形核过程时，液体可以在低于结晶温度的温度下保持稳定状态。
此时，液体的结晶过冷度就是液体温度和结晶温度之间的温差。
形成结晶过冷度的因素结晶过冷度的大小与液体的物理性质有关。
以下是影响结晶过冷度的主要因素：1. 液体的成分液体的成分可以影响结晶过冷度的大小。
一般来说，含有大量杂质的液体具有更高的结晶过冷度。
杂质可以在液体中充当结晶核，促进结晶的发生，从而降低结晶过冷度。
2. 液体的纯净度纯净的液体通常具有较高的结晶过冷度。
纯净的液体中没有杂质可供形成结晶核，因此结晶过程相对较困难，需要更高的过冷度才能发生结晶。
3. 外界条件外界条件，如温度和压力，对结晶过冷度也有影响。
低温和高压通常能够提高结晶过冷度，使液体更难结晶。
相反，提高温度和降低压力可以降低结晶过冷度。
结晶过冷度的应用结晶过冷度在许多领域都具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用示例：1. 冷冻食品保存在冷冻食品保存过程中，控制结晶过冷度可以减少冻结过程对食品的损伤。
通过调整冷冻温度，可以使食物在较低的温度下保持液态状态，从而降低结晶过程对其质量的影响。
2. 化学合成在某些化学合成过程中，结晶过冷度可以用于控制晶体的形成。
通过调节反应条件，可以实现物质以非晶态或亚稳态形式保持，从而改变其性质和功能。
3. 冰晶探测器结晶过冷度还可用于设计冰晶探测器。
冰晶探测器可以在大气中探测和测量冰晶的存在和浓度。
利用结晶过冷度，冰晶探测器可以判断空气中是否存在冰晶，并给出相应的警报或指示。
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凝固时的过冷度是指物质在其凝固点以下的温度下仍保持液态状态的现象。
过冷度在材料科学和凝固技术中有着重要的作用。
1. 影响晶体生长：过冷度可以改变晶体生长的速率和形态。
通过控制过冷度，可以调节晶体生长的速率和尺寸，从而影响材料的物理和化学性质。
2. 影响凝固行为：过冷度会影响材料的凝固行为。
在过冷度条件下，液体材料的溶质浓度会升高，晶核形成和晶体生长的速率也会增加，从而影响凝固过程的动力学和相结构的形成。
3. 产生细小晶粒：过冷度有助于形成较小的晶体和细小的晶粒。
在材料凝固时的过冷度条件下，晶核的形成更容易，晶体生长速率更快，因此可以产生更多、更细小的晶粒，这对于改善材料的力学性能、均匀性和细观数组织有重要影响。
4. 控制晶格缺陷：过冷度还可以影响晶体的结构和晶格缺陷。
适当的过冷度条件下，可以促使晶体结构中的缺陷发生排列和重新分布，从而改善材料的力学性能和特性。
总之，控制和利用凝固时的过冷度对于优化材料的晶体生长、改善材料的性能和微观结构具有重要意义，对材料科学和工程领域的研究和应用具有一定的影响。