材料成型原理课程

界面推进速率大于10 mm/s 冷却速率达到105~1010 K/s
快
固-液界面的移动速率赶上或超过原子间扩散速率时，晶体
将来不及转移成分，界面固、液相成分不再平衡。
第七章 液态金属与气相的相互作用
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凝固中的固、 液界面溶质
成分
完全扩散平衡 固-液界面局部平衡 非稳定界面局部平衡 界面不平衡
第七章 液态金属与气相的相互作用
GR dT dx dT T dx dt dt
第七章 液态金属与气相的相互作用
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图 6-4图 N6-i7–10Zant-.1%.8Catu%A在g过 合冷 金在度不为同a冷）却89速K率，下b） 的显15微0K组，织c）174K (a、b、c、d和生d长）速26率0分K别时为的1凝 2m固m组 /s、织3（ .54光 mm学/s显 、微 2.0镜 6m照m片 /s、）0.48mm/s)
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.2120.10.2108:26:1108:26:11October 21, 2020
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定性和较低的表面活性，已经 的短程有序的类似原子簇的 或可望应用于机械结构材料、 结构 ，微观组织中不存在晶 磁性材料、声学材料、仿生材 界、位错和偏析等缺陷，其 料、光学材料、体育器材以及 结构类似于普通玻璃 。 电子材料等多个方面。
快速凝固的Al-Fe-V-Si合金组织
第七章 液态金属与气相的相互作用
相信相信得力量。20.10.212020年10月 21日星 期三8时26分11秒20.10.21
谢谢大家！
第七章 液态金属与气相的相互作用
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第七章 液态金属与气相的相互作用
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.2120.10.21Wednes day, October 21, 2020
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。08:26:1108:26:1108:2610/21/2020 8:26:11 AM
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.2108:26:1108:26Oc t-2021- Oct-20
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严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 上午8时 26分20.10.2108:26Oc tober 21, 2020
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第七章 液态金属与气相的相互作用
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第一节 快速凝固 第二节 失重条件下的凝固 第三节 定向凝固
第七章 液态金属与气相的相互作用
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第一节 快速凝固
一、快速凝固简介 二、快速凝固方法 三、快速凝固显微组织 四、金属玻璃
第七章 液态金属与气相的相互作用
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一、快速凝固简介
快速凝固是指采用急冷技术或深过冷技术获得 很高的凝固前沿推进速率的凝固过程。
第七章 液态金属与气相的相互作用
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定向凝固装置的工作过程大致为： 材料在顶部的熔化室中熔化然后 浇注到模型中，模型在一端急冷， 可控拉伸装置保证了金属在模具 中的定向凝固。
定向凝固的单晶叶片是通过对多 晶的螺旋选择生长凝固而成的。
等轴晶、柱状晶和单晶的发动机叶片比较
柱状晶、螺旋选择器及生长的单晶
11
形成金属玻璃的临界厚度随年代的变化关系
部分块体金属玻璃的实物照片
能否发生玻璃化转变的影 响因素主要有冷却速率、形 核密度和材料特性。
对应于一定的合金熔体， 欲发生玻璃化转变需要有足 够高的冷却速率。
第七章 液态金属与气相的相互作用
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第二节 失重条件下的凝固
失重条件（也称微重力条 件）的凝固与重力条件下完 全不同，如无容器条件下的 形核以及由温度梯度（或密 度梯度）引起的对流等，使 得不同成分的液体能够长时 间共存，因此可以减少沿凝 固方向的成分偏析，还可以 利用微重力条件制备难混熔 偏晶合金。
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快速凝固 的目的
形成
超细组织 过饱和固溶体 亚稳相或新的结晶相 微晶、纳米晶或金属玻璃
获得优异的 强度、塑性、 耐磨性、耐腐蚀性 等。
第七章 液态金属与气相的相互作用
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二、快速凝固方法
13、、把使金材属料或的合一金个熔薄体 2层分、快散使速成液熔小流化液保并滴持与一无个限很 小大也的散称截 热之面 器为雾，紧并化密与技接高术触效、，冷乳化
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第三节 定向凝固
定向凝固技术在共晶凝固、定向柱状晶生长和单晶铸造等 方面都有重要的意义。
对于凝固温度范围宽的合金，定向凝固通过在铸件的不同 部位放置冷铁实现。这时凝固界面的温度梯度很大，糊状 凝固区域明显减小，因此补缩得到改善，铸件完整性变好， 同时铸件的机械性能也得以提高。
定向凝固的合金柱状晶粒结构使得材料沿凝固方向的抗蠕 变和抗热疲劳特性明显提高，这种技术常用于制造具有柱 状晶结构或单晶的发动机叶片。
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。08:26:1108:26:1108:26Wednesday, October 21, 2020
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却散技（热术散器或热通喷）常射器是成接同形触一技，种术如材，熔以
体料使旋或这转相些法关小或的液薄材滴截料在面，凝连如固续电前铸达 造子到法或很。激大光的束过表冷面度脉。冲/移 动熔化。
坩埚及金属 液态金属
加热线圈 气体
急冷条带
旋转辊
表雾熔面化体熔法旋化的转法装法置
第七章 液态金属与气相的相互作用
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深过冷法
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T1 ＜ T2
凝固在很大的过冷度和很 高的冷却速率下进行，凝固 组织中会出现非平衡相 。
对铸件和铸锭，通常 GR可=以10把-3~温1度01K梯/s度，G但和对生雾长 速化率法R，联G系R起=1来02，~1用06GKR/s空。间 表相示应显地微，组偏织析的间变距化λ从和枝晶 间10距00（μ偏m减析小间到距0）.0的1μ变m化。：
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地面 条件 空间 条件
不同条件下 Al-Cu 合金的轴向 Cu 含量分布曲线
第七章 液态金属与气相的相互作用
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失重条件下材料的凝固实验在地面富上Co可相以在通富过Cu
悬浮熔炼 和 落管技术 得到 。
基体上均匀分 布
不同过冷度（ΔT）下Cu84Co16合金电磁悬浮试样的背散射组织
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深过冷法是另一类快速凝固方法，其核心是:
消除合金液中的异质形核核心。
熔融玻璃净化法
通过熔融玻璃对合金液的净化作用，消除合金液 中的异质形核核心。
悬浮熔炼法（电磁悬浮、静电悬浮、声悬浮）
通过无容器熔炼消除合金熔体与容器接触对形核 的促进作用。
第七章 液态金属与气相的相互作用
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T1
三、快速凝固显微组织
第七章 液态金属与气相的相互作用
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四、金属玻璃
金金属属玻玻璃璃（的也拉称伸非强晶度可态高合金）是Duwez等人在1960年首 达先3～发现4G的P，a，他并们具通有过很对好熔的融Au80Si20合金快速冷淬获得
耐了腐金蚀属性玻能璃、。优异的软磁性能、
优良的超导性能、较高的热稳 金属玻璃保留了液态金属