实验五 结晶过程的观察

实验五结晶过程得观察

一、实验目得

1．观察透明盐类得结晶过程及其晶体组织特征。为理解、掌握金属得结晶理论建立感性认识。

2．观察具有枝晶组织得金相照片及其有枝晶特征得铸件或铸锭表面,建立金属晶体以树枝状形态成长得直观概念。

二、实验设备及材料

1。带CCＤ得生物显微镜；2．投影仪;3、接近饱与得氯化铵或硝酸铅水溶液（由实验室预先配制好）;4.干净玻璃片、吸管；5。电炉或电吹风;6。有枝晶组织得金相照片;7.有枝晶得金属铸件实物.

三、实验原理

晶体物质由液态凝固为固态得过程称结晶.结晶过程亦为原子呈规则排列得过程，包括形核与核长大两个基本过程。

由于液态金属得结晶过程难以直接观察,而盐类亦就是晶体物质，其溶液得结晶过程与金属很相似，区别仅在于盐类就是在室温下依靠溶剂蒸发使溶液过饱与而结晶,金属则主要依靠过冷,故完全可通过观察透明盐类溶液得结晶过程来了解金属得结晶过程.

图5－１结晶过程三个阶段形成得三个区域

a) 最外层得等轴细晶粒区（1０0×) b）次层粗大柱状晶区(1０0×)c)中心杂乱得树枝状晶区(１00×）

在玻璃片上滴一滴接近饱与得氯化铵(NH4Cl)或硝酸铅[Pb（NＯ3)2］水溶液,随着水分蒸发,溶液逐渐变浓而达到饱与，继而开始结晶.我们可观察到其结晶大致可分为三个阶段：第一阶段开始于液滴边缘，因该处最薄，蒸发最快，易于形核,故产生大量晶核而先形成一圈细小得等轴晶(如图5-la所示）,接着形成较粗大得柱状晶（如图5—１b所示).因液滴得饱与程序就是由外向里，故位向利于生长得等轴晶得以继续长大，形成伸向中心得柱状晶。第三阶段就是在液滴中心形成杂乱得树枝状晶,且枝晶间有许多空隙(如图5-1c 所示)。这就是因液滴已越来越薄，蒸发较快,晶核亦易形成，然而由于已无充足得溶液补充，结晶出得晶体填不满枝晶间得空隙,从而能观察到明显得枝晶.

实际金属结晶时,一般均按树枝状方式长大（如图5-2 所示）。但若冷速小,液态金属得补给充分，则显示不出枝晶,故在纯金属铸锭内部就是瞧不到枝晶得，只能瞧到外形不规则得等轴晶粒。但若冷速大，液态金属势必补缩不足而在枝晶间留下空隙，其宏观组织就可明显地观察到树枝状晶。某些金属如锑铸锭表面，即能清楚地瞧到枝晶组织,如图5-3 所示。若金属在结晶过程中产生了枝晶偏析,由于枝干与枝间成分不同，其金相试样浸蚀时，浸蚀程度亦不同,枝晶特征即能显示出来，见图５—４。

图5-２树枝晶生长图(1００×）

图5－３锑锭表面浮凸得树枝状晶图5-４铅锑合金得显微组织

四、实验步骤

1．在干净玻璃片上，用吸管滴上一滴配制好得氯化铰或硝酸铅水溶液，液滴不宜太厚，否则因蒸发太慢而不易结晶。

2．将上述滴有溶液得玻璃片放在电炉上烘烤,或用电吹风吹，以加速水分蒸发. 3．将玻璃片置于生物显微镜下,从液滴边缘开始观察结晶过程,并画下结晶过程示意图。

4．观察具有树枝晶组织得金相照片及铸件实物(可用放大镜).

五、注意事项

(1）溶液烘烤时间不宜过长,一般以肉眼观察到边缘稍许发白为宜。

(2）实验时应注意试样得清洁,不要让异物落入液滴内,以免影响结晶过程得观察。更应注意不能让液滴流到显微镜部件上,尤其不能让它碰到物镜,

以免损坏显微镜。

五、实验报告要求

1。简述实验目得。

2。绘出所观察到得盐类溶液结晶过程示意图,并简述结晶过程。

3、绘出金属铸件树枝状晶组织示意图

4、根据实验，简述枝晶成长过程并总结结晶规律。