特殊条件下的凝固与成形ppt课件

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。
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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
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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。
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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。
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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
地面
条件
重力条件下完全不同， 空间
如无容器条件下的形
条件
核以及由温度梯度
（或密度梯度）引起 的对流等，使得不同
异的软磁性能、优良的超导性能、较高 的热稳定性和较低的表面活性，已经或 可望应用于机械结构材料、磁性材料、 声学金材属料玻、璃仿保生留材了料液、态光金学属材的料短、程体有育序 器的材类以似及原电子子簇材的料结等构多，个微方观面组。织中不
存在晶界、位错和偏析等缺陷，其结构 类似于普通玻璃 。
快速凝固的Al-Fe-V-Si合金组织
不同条件下 Al-Cu 合金的轴向 Cu 含量分布曲线
成分的液体能够长时
间共存，因此可以减
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失重条件下材料的凝固实验在地面富上Co可相在以富通Cu基过体 上均匀分布
悬浮熔炼 和 落管技术 得到 。
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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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。
化λ从和1枝00晶0间μm距减（小偏到析0.间01距μm）。的变化：
GR dT dx dT T dx dt dt
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图 6-4 Ni–10at.%Cu 在过冷度为 a）89K，b）150K，c）174K 和 d）260K 时的凝固组织（光学显微镜照片）
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四、金属玻璃
金属玻璃的（拉也伸称强非度晶可高态达合3～金）是Duwez等人在1960年首先发现的，他们 4G通Pa过，对并熔具融有A很u8好0S的i2耐0合腐金蚀快性能速、冷优 淬获得了金属玻璃。
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。
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T1
三、快速凝固显微组织
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01梯K/s度，G但和对生雾长化速法率，R联 系G起R=来10，2~用1G06RK空/s。间相表应示地显，微偏组析织间的距变
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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 热面 器之，紧为并密与雾接高化效触冷技却，术、
（散散热热器）通器常接是触同，一如种熔材体料旋或转相法关或
薄的乳截材面料化连，续如技铸电造子术法或或。激光喷束表射面脉成
冲/移动熔化。
形技术，以使这些
小液滴在凝固前达
到很大的过冷度。
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
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深过冷法
深过冷法是另一类快速凝固方法，
其核心是: 熔融金玻液璃中的净异化质法形核核心。
消除合
通过熔融玻璃对合金液的净化作用，消除合金液wk.baidu.com
中的异质形核核心。
悬浮熔炼法（电磁悬浮、静电悬浮、声悬浮）
第七章 液态金属与气相的相互作
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用
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
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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
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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。
界面推进速率大于10 mm/s 冷却速率达到105~1010 K/s
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
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• 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。
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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。