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《定向凝固Al-Cu-Si共晶合金组织形成与性能》篇一一、引言定向凝固技术是一种重要的金属材料制备技术，通过控制凝固过程中的温度梯度和凝固速度，可以获得具有特定组织和性能的合金材料。
Al-Cu-Si共晶合金作为一种具有优异力学性能和物理性能的合金体系，其组织和性能的研究具有重要意义。
本文旨在探讨定向凝固Al-Cu-Si共晶合金的组织形成及其性能特点。
二、实验方法1. 材料制备采用高纯度的Al、Cu、Si元素制备Al-Cu-Si合金，通过定向凝固技术制备出共晶合金试样。
2. 组织观察利用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对合金的组织进行观察，分析其组织形态和结构。
3. 性能测试对合金的硬度、拉伸性能、耐磨性能等进行了测试，以评估其性能特点。
三、定向凝固Al-Cu-Si共晶合金的组织形成1. 共晶相的形成在定向凝固过程中，Al-Cu-Si合金中的各元素按照一定的比例和结构形成共晶相。
共晶相的形成受到温度梯度、凝固速度等因素的影响，具有特定的组织和形态。
2. 组织形态通过金相显微镜、SEM和TEM观察发现，Al-Cu-Si共晶合金具有典型的共晶组织形态，包括片状、针状和颗粒状等结构。
这些组织的形成与合金的成分、温度梯度和凝固速度等因素密切相关。
四、定向凝固Al-Cu-Si共晶合金的性能特点1. 硬度Al-Cu-Si共晶合金具有较高的硬度，这主要归因于其独特的组织和结构。
合金中的片状、针状和颗粒状结构能够有效提高材料的硬度，使其具有较好的耐磨性能。
2. 拉伸性能定向凝固Al-Cu-Si共晶合金具有较好的拉伸性能，其抗拉强度和延伸率均较高。
这主要得益于其组织结构的均匀性和共晶相的强化作用。
3. 耐磨性能由于Al-Cu-Si共晶合金具有较高的硬度和独特的组织结构，使其具有较好的耐磨性能。
在摩擦过程中，合金中的硬质相能够有效地抵抗磨损，延长材料的使用寿命。
五、结论本文通过定向凝固技术制备了Al-Cu-Si共晶合金，并对其组织和性能进行了研究。
《定向凝固Al-Cu-Si共晶合金组织形成与性能》篇一一、引言随着现代科技和工业的不断发展，合金材料在各种应用领域中扮演着重要的角色。
定向凝固技术作为合金材料制备的一种重要方法，对于共晶合金的微观组织和性能具有显著影响。
本文以Al-Cu-Si共晶合金为研究对象，深入探讨了其定向凝固过程中的组织形成与性能。
二、Al-Cu-Si共晶合金的定向凝固1. 实验材料与方法本实验采用纯度较高的Al、Cu、Si元素作为原料，通过熔炼、浇注、定向凝固等工艺制备Al-Cu-Si共晶合金。
采用光学显微镜、扫描电子显微镜等手段对合金的微观组织进行观察和分析。
2. 定向凝固过程在定向凝固过程中，合金的液态金属在温度梯度的作用下逐渐凝固，形成特定的晶体结构。
由于Al-Cu-Si共晶合金具有较低的共晶温度和良好的流动性，因此在适当的温度梯度和凝固速率下，可以得到良好的共晶组织。
三、组织形成与微观结构1. 共晶组织的形成在定向凝固过程中，Al-Cu-Si共晶合金中的Al和Si元素在共晶温度下同时析出，形成共晶组织。
这种组织具有优异的力学性能和物理性能，使得合金在各种应用领域中具有广泛的应用前景。
2. 微观结构分析通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察发现，Al-Cu-Si共晶合金的微观结构主要由初生相和共晶相组成。
初生相主要为Al基体，而共晶相则是由Al、Cu、Si元素组成的复杂化合物。
这些相在空间上相互交织，形成了复杂的微观结构。
四、性能分析1. 力学性能Al-Cu-Si共晶合金具有良好的力学性能，包括高强度、高硬度、良好的延展性和耐磨性等。
这些性能主要归因于其优异的微观结构和共晶组织的形成。
此外，通过调整合金的成分和定向凝固工艺，可以进一步优化合金的力学性能。
2. 物理性能Al-Cu-Si共晶合金还具有良好的物理性能，如优良的导热性、导电性和抗腐蚀性等。
这些性能使得合金在电子、航空航天、汽车等领域具有广泛的应用前景。
五、结论本文通过实验研究了Al-Cu-Si共晶合金的定向凝固过程、组织形成与性能。
金属材料冷变形与退火过程的组织和性能分析张问作为对于力作用的响应，材料发生的几何形状和尺寸的变化称为变形。
根据除去载荷后材料是否恢复到原始形状和尺寸，变形由可分为弹性变形和索性百年行。
本实验进行观察的是塑性变形对材料微观组织和力学性能的影响规律，且仅涉及在低于材料再结晶温度的条件下以滑移、孪生等基本形式发生的塑性变形，因为材料冷变形所引起的组织结构变化和力学性能变化可以在变形后保留下来。
首先，冷形变导致晶粒组织呈现方向性，且其程度随变形量的增大而增大。
在形变前显微组织为等轴晶粒，经受较大程度的方向性形变后则导致晶粒沿受力方向伸展，变形程度越大则晶粒被拉得越长。
当变形程度很大时，晶粒不但被拉长，晶粒内部还会被许多的滑移带分割成细的小块，晶界与滑移带分辨不清，呈纤维状组织。
通过对本实验中冷形变后的一组纯铁金相样品以及冷变形黄铜未退火样品的光学显微镜观察可以容易地证实这一点。
而对于冷形变材料中晶体缺陷密度的增大和变化等的观测，光学显微镜是无能为力的；若确实必须进行观测，则需要电子显微镜及其它研究手段才行。
冷变形导致的形变织构的形成等重要微观组织变化特征研究，则更超出了本实验的观测与讨论范围。
1 实验材料及方法1.1实验材料α-Fe:经0%、20%、40%、60%常温变形和经低温高速冲击变形样品各1块，均为经化学浸蚀好的金相样品（光学显微镜观察用），浸蚀剂：4%硝酸酒精。
另备经退火并电解抛光后常温微量变形的α-Fe样品1块，变形后不浸蚀。
Al：经退火和电解抛光后常温微量变形的Al片1组;(变形后不抛磨、不浸蚀)。
Zn：经常温变形且经化学浸蚀好的金相样品1块。
浸蚀剂：HNO3:HCl=1:1。
（光学显微镜观察用）纯Cu：经0%、20%、40%、60%常温变形样品各1块（测量变形量与硬度的对应曲线用）。
金相显微镜，TH320全洛氏硬度计1.2实验方法用金相显微镜直接观察经0%、20%、40%、60%常温变形和经低温高速冲击变形的α-Fe，常温变形的Zn，电解抛光后拉伸的Al。
实验四金属及合金凝固组织的观察和分析一、实验目的1. 了解纯金属铸锭粗型组织的一般特点。
2. 结合相图了解几种类型二元合金，三元合金的结晶过程及结晶后的组织。
3. 通过实验加深对课程中“凝固”“相图”两章的认识，了解实际组织与组织示意图的关系；达到对本章一个总结的目的；掌握金相组织分析方法。
二、实验原理简介金属材料的组织分析什么是组织？显微组织指光学显微镜下能够看到的金属材料内部所具有的各组成相的直观形貌。
包括各种相，相的形状，大小，分布以及相对量等。
宏观组织指30倍以下的放大镜或者人的眼睛直接能够观察到的金属材料内部所具有的各组成物的直观形貌。
经侵蚀后的样品在显微镜下可以看到各种形态的组织，一般可以归纳成: （1）单相组织：在显微镜下看到的是许多多边形晶粒组成的多晶体，可以研究它的晶界，晶粒形状，大小以及晶粒内出现的亚结构。
（2）两相：可以观察到有两相的花样。
（3）多相。
影响组织变化的条件:（1）合金成分：成分不一样,组织就不一样。
（2）工艺条件：凝固条件、锻压条件、热处理工艺等。
分析研究组织，一要问合金成分，二要问工艺条件。
三、实验内容及步骤实验内容：1、铝铸锭低倍组织观察。
2、二元合金(匀晶、共晶、包晶)：Ni-Cu, Pb-Sn，Sn-Sb。
3、三元合金(共晶)：Bi-Pb-Sn。
实验步骤：1、用低倍观察组织的全貌，了解一般规律。
2、用高倍对某相或某些细节仔细观看，找出特点，了解特殊规律。
3、有了该组织的基本形貌特征概念后，画出你观察到的组织。
四、实验仪器及设备1、光学显微镜；2、标准样品：铝锭；显微组织分析样品。
五、实验结果（见附图。
）六、分析和讨论图1：70%Pb + 30%Sn，亚共晶，根据Pb-Sn相图分析：黑色是α(Pb)固溶体支晶，支晶间是（α+ β）共晶。
图2：35%Sn + 65%Sb，包晶，根据Sn-Sb相图分析：先凝固的δ相(Sb)与液体发生包晶反应形成γ相，剩余液体继续结在γ相上，最后得到不均匀的γ相包围着残留的δ相。
金属的凝固过程观察一、实验目的了解固溶体合金和共晶体合金这两种合金结晶过程的特点和组织特点，为制定铸造工艺得到参考依据。
二、实验原理（1）树枝状结晶及树枝状晶根据结晶理论，固溶体合金结晶时，开始结晶的固溶体的成分可以用平衡分配系数k0表示，假设在一定范围内液相线和固相线均为直线，则平衡分配系数k0为：k0= Ca / Cl式中Ca——给定条件下结晶出的固溶体的成分；Cl——相同条件下与Ca平衡的液相的成分开始结晶出来的固溶体可以认为是球状，在凝固的初期经过形成等轴状的表面凹凸不平的称为晶粒的阶段之后，由于散热条件不同和晶体沿不同方向长大速度不同等原因，继续长大的晶体就会变成树枝状晶体。
由于固溶体和液体的成分不同，因此先结晶的固溶体和后结晶的固溶体成分将会不同。
也就是说，在一个树枝状晶体的大晶粒内部溶质的浓度不同，产生偏析。
若在凝固的过程中将试样水淬，使其快速凝固，则由于急冷凝固的那部分组织(淬火组织)变为非常细的树枝状组织，可以与慢冷的粗大树枝状晶体加以区别。
因此在结晶的不同阶段进行急冷，观察组织可以了解生长阶段的树枝状晶体。
（2）共晶结晶及共晶体有很多合金结晶生成共晶体。
是由相图上的共晶成分的合金液体通过恒温反应生成的。
二元共晶合金的恒温反应如下：Lc→αa+βb式中Lc——成分为c的液相；αa——成分为a的固相；βb——成分为b的另一个固相。
所以把共晶反应叙述为：一个固定成分的液相在恒温下转变成成分和结构不同的另外两种固相的反应。
共晶反应的特点是，溶质和溶剂原子不进行长距离的扩散运输，合金的宏观成分不发生显著的变化。
而新形成的两种固相互相促进形核，共同协调长大。
因此共晶体组织往往带有自身独特的组织形态，很容易与其它组织区分。
共晶体中两相的弥散程度也依赖于冷却速度或结晶速度。
根据这一原理，采用在结晶过程中进行水淬冷却，可以分析不同阶段的共晶体长大的形态和特征。
（3）铝合金铝合金中常加入的元素为Cu、Zn、Mg、Si和Mn以及稀土元素等。
《定向凝固Al-Cu-Si共晶合金组织形成与性能》篇一一、引言在金属材料领域，定向凝固合金由于其在物理性能和机械性能方面的卓越表现，一直是研究的热点。
Al-Cu-Si共晶合金作为其中的一种，具有优异的力学性能和良好的加工性能，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
本文将重点研究定向凝固Al-Cu-Si共晶合金的组织形成及性能。
二、定向凝固Al-Cu-Si共晶合金的组织形成1. 成分设计与制备在Al-Cu-Si合金体系中，适当的元素配比对合金的组织形成和性能具有重要影响。
通过合理的成分设计，可以获得具有共晶结构的合金。
制备过程中，采用定向凝固技术，通过控制冷却速度和温度梯度，使合金在特定方向上凝固。
2. 组织形成过程在定向凝固过程中，Al-Cu-Si合金的组织形成主要受到温度梯度、凝固速度和合金元素扩散速度的影响。
当合金在适当的温度梯度和凝固速度下凝固时，会形成共晶组织。
共晶组织的形成包括初生相的析出和共晶相的生成两个阶段。
初生相的析出主要受合金元素浓度和温度梯度的影响，而共晶相的生成则是在初生相析出后，通过元素扩散和固溶反应形成。
三、定向凝固Al-Cu-Si共晶合金的性能1. 力学性能定向凝固Al-Cu-Si共晶合金具有优异的力学性能，包括高强度、高硬度、良好的耐磨性和抗疲劳性。
这些性能主要归因于其独特的共晶组织结构。
共晶组织中的初生相和共晶相相互交织，形成了强韧的复合结构，提高了合金的力学性能。
2. 物理性能除了力学性能外，定向凝固Al-Cu-Si共晶合金还具有良好的物理性能，如优良的导电性和导热性。
这些性能主要得益于合金中铝元素的优异导电导热性能。
此外，合金的密度较低，有助于减轻制品的重量。
四、实验与结果分析为了深入研究定向凝固Al-Cu-Si共晶合金的组织形成与性能，我们进行了一系列实验。
通过改变合金成分、温度梯度和凝固速度等参数，观察合金的组织形态和性能变化。
实验结果表明，适当的成分设计和工艺参数可以获得具有优异性能的定向凝固Al-Cu-Si共晶合金。
《材料科学基础实验》报告实验名称金属及合金凝固组织的观察和分析学院材料学院专业班级姓名学号2012年11月一、实验目的1、了解纯金属铸锭粗型组织的一般特点。
2、结合相图了解几种类型二元合金，三元合金的结晶过程及结晶后的组织。
3、通过实验加深对课程中“凝固”、“相图”两章的认识，了解实际组织与组织示意图的关系；达到对本章一个总结的目的；掌握金相组织的分析方法。
二、实验原理1、金属及其合金结晶的一般规律及应用杠杆原理计算各相的百分含量。
2、金属成分一定时，铸模材料、模壁厚度、浇铸温度、浇注速度、冷却方式等条件会影响组织的形成。
三、实验设备及材料1、光学显微镜2、标准样品A、显微组织分析样品：1）匀晶类型：a）25%Ni+75%Cu（铸态组织）b）25%Ni+75%Cu（退火组织）2）共晶类型：a）70%Pb + 30%Sn；b）38.1%Pb + 61.9%Sn；c) 20%Pb + 80%Sn；3）包晶类型： 80%Sn+20％SbB、铝锭（用于低倍组织观察）四、实验内容及分析A、二元合金的显微组织观察1、匀晶类型a）样品一（25%Ni+75%Cu）（铸态组织）图1如图1中Cu-Ni系合金的相图可以分析出，当温度降低时，具有一定成分的液相合金中逐渐析出固溶体，但随着温度的降低，析出的固溶体成分不同，剩余液相中成分也在变化：液相随液相线变化，即液相中Ni的比重逐渐降低；固体随固相线变化，即先后析出的固体中Ni的比重逐渐降低。
图2为Cu-Ni合金的铸态显微组织图，Cu-Ni合金属于固溶体合金，固溶体铸态组织具有树枝状的特性，正如图2显示的一样。
固溶体合金的凝固按树枝方式进行，主要由于凝固时的选择结晶，晶体前沿液体中出现了成分过冷，形成负的温度梯度，再加上冷却速度比较快，溶质分子来不及扩散，因而得到枝晶组织。
组织中亮白部分含高熔点组元Ni较多，而黑暗的部分含低熔点组元Cu较多，枝干与之间化学成分不均匀。
铸铁的显微组织及分析1、 实验目的认识灰口铸铁、球墨铸铁、展性铸铁、麻口铸铁等显微组织特征。
掌握石墨形态及基体变化的原因。
了解各类铸铁的制备方法和性能特点。
2、 实验样品和设备光学显微镜标准样品：普通灰口铁、变质灰口铁、球墨铸铁、展性铸铁、麻口铸铁。
3、 实验内容通过阅读相关资料以及通过铁碳相图了解白口铸铁的组织。
并且了解灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁等铸铁的类型以及相关的性能及用途。
之后通过在金相显微镜下观察不同的基底（铁素体+珠光体、铁素体、珠光体），不同的石墨形态（球状石墨、片状石墨、絮状石墨）的铸铁，以及麻口铁的显微组织，并且选择三种基底、三种石墨形态绘出3幅铸铁组织图来，要求三种组织图须包含上述所有的基底类型和石墨形态。
画出麻口铁的组织图。
对所绘制的4幅组织图进行相关的分析。
4、 描图：不同基体，不同铸铁的三种微观组织特点，麻口铸铁微观组织特点。
用自己画的图，结合Fe-C 相图和Fe-Fe3C 相图，说明各图的组织特点。
根据铁碳双重相图，可将石墨化过程分为三个温度阶段，按个阶段中石墨化进行的程度不同，将分别得到不同的铸铁组织。
即“液相-共晶结晶”、“共晶-共析”、“共析转变”。
球墨铸铁：从球墨铸铁的微观组织图中可以看出此球墨铸铁由铁素体、珠光体、球状石墨三种组织组成。
其中大片的灰黑色的组织为珠光体，由于放大倍数低使得珠光体层片状组织不明显，整体便形成了灰黑色。
白色呈圆形的组织为铁素体，铁素体所包裹的圆形的黑色组织为球状石墨。
从铁碳双重相图中可以得到，在共析转变阶段，如果完全没有石墨化，则得到的基体是珠光体，由于加入了球化剂和墨化剂，使得从奥氏体中析出的石墨和二次渗碳体渗出的石墨加快凝结成球状，这样在珠光体的部分区域内会有大量的碳从渗碳体和奥氏体中被球化剂和墨化剂吸引，从而最终实现了部分区域充分石墨化，从而形成了珠光体内有球状的铁素体，而球状的铁素体内有球状石墨的显微组织结构。
《定向凝固Al-Cu-Si共晶合金组织形成与性能》篇一一、引言随着现代科技的发展，金属材料在众多领域中发挥着重要作用。
其中，Al-Cu-Si共晶合金因其优异的物理和机械性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子封装等领域。
本文将重点研究定向凝固Al-Cu-Si共晶合金的组织形成及其性能，以期为相关领域的研究和应用提供理论依据。
二、定向凝固Al-Cu-Si共晶合金的组织形成1. 合金成分与相图Al-Cu-Si三元合金系统具有复杂的相图，其中共晶成分的合金在一定的温度范围内可以形成共晶组织。
通过调整合金的成分，可以获得具有特定组织和性能的共晶合金。
2. 定向凝固工艺定向凝固是一种通过控制合金的冷却速度和结晶方向，从而获得具有特定组织和性能的材料的方法。
在Al-Cu-Si共晶合金的定向凝固过程中，通过控制温度梯度和冷却速度，可以获得具有特定晶体取向的共晶组织。
3. 组织形成过程在定向凝固过程中，Al-Cu-Si共晶合金的组织形成主要受到温度梯度、结晶速度和合金成分的影响。
当合金在一定的温度梯度下冷却时，首先形成初生相，随后在初生相的基础上形成共晶组织。
共晶组织的形成过程包括初生相的生长、共晶相的形成和共晶片的生长等步骤。
三、Al-Cu-Si共晶合金的性能1. 机械性能Al-Cu-Si共晶合金具有较高的强度和硬度，同时具有良好的塑性和韧性。
这主要得益于其独特的共晶组织结构，使得合金在受到外力作用时能够产生良好的变形协调能力。
2. 物理性能Al-Cu-Si共晶合金具有良好的导热性和导电性，这使得其在电子封装和导电材料等领域具有广泛的应用。
此外，该合金还具有较好的耐腐蚀性能，能够在恶劣的环境中长时间使用。
四、定向凝固对Al-Cu-Si共晶合金性能的影响通过定向凝固工艺，可以获得具有特定晶体取向的Al-Cu-Si 共晶合金。
这种合金的机械性能和物理性能得到进一步提高，同时具有更好的各向异性。
定向凝固使得合金中的晶体结构更加规整，从而提高了合金的强度和硬度。
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。
金属及合金凝固组织的观察和分析张文北京科技大学材料学院铸锭组织分为三个区，最外层是细晶区，金属液体浇入铸模后，与温度较低模壁接触的液体会产生强烈的过冷，产生大量的晶核，并向液相内生长。
如果浇铸温度较低，铸锭尺寸不很大，整个液体会很快全部冷却到熔点一下，因此各处都能形核，造成全部等轴细晶粒的组织。
但在一般情况下，只有那些仍然靠近模壁的晶粒长成而形成细晶区。
柱状晶区，金属浇铸后，模壁被金属加热温度不断升高，由于结晶时潜热的释放吗，使模壁处的温度梯度降低。
细晶区前沿不易形核，随着液相温度逐渐降低，已生成的晶体向液体内生长。
等轴晶区，在凝固过程中，开始凝固的等轴激冷晶游离以及枝晶熔断而产生大量游离自由细晶体，它们随溶液对流漂移移到铸锭中心部分。
如果中心部分溶液有过冷，则这些游离细晶体作为籽晶最终长成中心的等轴晶区。
匀晶凝固过程是晶体材料从高温液相冷却下来的凝固转变产物包括多相混合物晶体和单相固溶体两种，其中由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀晶转变。
共晶凝固过程是从液相同时结晶处两个固相。
一般把成分在共晶成分左边并有共晶反应的合金称亚共晶合金，而在右边的称过共晶合金，合金成分偏离共晶成分但冷却时仍发生共晶反应的合金，在冷却过程中先结晶出固溶体晶体，然后在生成共晶。
包晶凝固过程是有些合金当凝固到一定温度时，已结晶出来的一定成分的固相与剩余液相发生反应生成另一种固相的恒温转变过程。
1 实验材料及方法1.1实验材料光学显微镜表格 1 铝锭成分表Table 1 Aluminum composition铝锭浇铸条件样品号模壁材料模壁厚度/mm模子温度/℃浇铸温度/℃1砂10室温6802钢105006803钢10室温7804钢10室温680Table 2 Alloy composition样品成分样品成分1-a25%Ni+75%Cu铸造3-a80%Sn + 20%Sb1-b25%Ni+75%Cu 退火3-b35%Sn + 65%Sb2-a70%Pb + 30%Sn4-a51%Bi + 32%Pb +17%Sn 2-b38.1%Pb + 61.9%Sn4-b58%Bi + 16%Pb +26%Sn 2-c20%Pb + 80%Sn4-c65%Bi + 10%Pb +25%Sn1.2实验方法1.用肉眼观察5种浇铸方法所获得的铝锭的横截面和纵截面；2.调节金相显微镜的放大倍数为100倍；3.在显微镜下分别观察1-a至4-c样品，并用手机拍照记录。
2 实验结果2.1纯铝注定观察1号样品组织大部分是等轴晶区；2号样品组织大部分是等轴晶区；3号样品组织大部分是柱状晶区；4号样品是标准样品，它的组织图既有中心等轴晶区，又有柱状晶区；5号样品组织大部分是等轴晶区。
纯金属的成分是固定的，都为纯铝，从模壁材料、浇铸温度、模壁厚度、模子温度四方面分析。
1号样品与标准样品比较，其模壁材料为砂，相对于钢的导热性能较差，因此1号铸锭在冷却中的冷却速率较慢，不易造成浇铸熔体中大的温度梯度，整体冷却均匀，从而形成粗大等轴晶。
因此模壁材料的选取对铸锭等轴晶的形成有影响。
2号样品与标准样品比较，模子温度为500℃，相对于铝的浇铸温度680℃相差不大，因此存在的温度梯度较小，冷却速率较慢，从而存在大量的等轴晶和少量的柱状晶。
因此高的模壁温度有助于形成等轴晶。
3号样品与标准样品比较，浇铸温度为780℃，比标准的浇铸温度高100℃，在铸模中会有大的温度梯度，从而有大量柱状晶，因此高的浇铸温度容易形成柱状晶区。
5号样品与标准样品比较，模壁厚度为3mm，比标准的模壁厚度小7mm，冷却速率较快，整体冷却均匀，从而存在大量等轴晶，因此薄的模壁有利于等轴晶的形成。
a b图 1 a 25%Ni+75%Cu 铸造金相图100倍b 25%Ni+75%Cu 退火金相图100倍Figure 1 (a) 25%Ni+75%Cu cast metallographic 100x (b) 25%Ni+75%Cu annealing metallographic 100x样品1-a 25%Ni+75%Cu铸造，从图1-a知其金相组织为树枝状，存在枝晶，由于在冷却过程中冷却速度较快，溶质分子来不及扩散，从而得到枝晶。
图中黑色枝晶含Cu较多，可以认为是Cu相。
由于Ni的熔点较高，因此当温度降低时Ni先析出。
样品1-b 25%Ni+75%Cu 退火，从图1-b知其金相组织中出现大的多边形晶粒，有Cu存在于晶粒中。
退火的冷却速度下降的较慢，因此溶质原子扩散的均匀，从而其组织比较均匀。
图2 （a ）70%Pb + 30%Sn 金相图 100倍（b ）38.1%Pb + 61.9%Sn 金相图 100倍（c ）20%Pb + 80%Sn金相图 100倍Figure 2 (a)70%Pb + 30%Sn metallographic 100x (b)38.1%Pb + 61.9%Sn metallographic 100x (c)20%Pb +80%Sn metallographic 100x样品2-a70%Pb + 30%Sn ，分析知其成分处于三相点左侧，在冷却过程中首先出现液相和α相，温度降到共晶线以下，出现α+β相，从图2-a 知金相组织中黑色枝晶相为α相，白色相中存在α+β相，可以通过测量金相组织中黑白部分面积比来确定共晶时α和β相的比例。
样品2-b38.1%Pb + 61.9%Sn ，分析知其成分正好为三相点，因此随着温度的降低，液相在三相线对应的温度下直接析出共晶（α+β），而没有单独的α或β相析出。
图 3铅锡相图Figure 3 Lead-Tin phase diagram从图3中计算共晶时Pb 与Sn 的相对含量：Pb 相对含量=97。
9−61997。
9−19。
5×100%=45.9%Sn 相对含量=1-45.9%=54.1%a b c样品2-c20%Pb + 80%Sn ，分析知其成分在三相点右侧，因此随着温度的降低，首先析出的是β相，温度降到共晶线以下，出现α+β相，从图2-c 知，存在白色的枝晶，枝晶为β相，黑色区域为α+β相。
图 4 （a ）80%Sn + 20%Sb 金相图 100倍（b ） 35%Sn + 65%Sb 金相图 100倍Figure 4 (a) 80%Sn + 20%Sb metallographic 100x (b) 35%Sn + 65%Sb metallographic 100x样品3-a80%Sn + 20%Sb ，当温度降低时，液态中先结 晶析出固相β，继续降温时，先结晶析出的β相与液相反应生成新相α，但由于铸造生产时，冷却比较快的条件下，凝固的组织中常常看到先结晶的固相β被包晶反应形成的新相α包围而共存。
另外，α相中的小白点是从α相中析出的β相。
图4-a 中黑色基体为包晶反应形成的α相，其中也包含快速冷却时包晶反应后剩余液体直接形成的α相。
样品3-b35%Sn + 65%Sb ，当温度降低时，先析出Sb 相，随后液相和析出的Sb 相发生包晶反应形成Sn 相，金相组织中白色部分为Sb 。
图 5（a ）51%Bi + 32%Pb + 17%Sn 金相图 100倍（b ） 58%Bi + 16%Pb + 26%Sn 金相图 100倍（c ）65%Bi + 10%Pb + 25%Sn 金相图 100倍Figure5 (a) 51%Bi + 32%Pb + 17%Sn metallographic 100x (b)58%Bi + 16%Pb + 26%Sn metallographic 100x(c)65%Bi + 10%Pb + 25%Sn metallographic 100x样品4-a51%Bi + 32%Pb + 17%Sn ，当温度降低时，三相同时析出。
样品4-b58%Bi + 16%Pb + 26%Sn,当温度降低时，先生成二元共晶组织，后生成三元共晶组织。
样品4-c65%Bi + 10%Pb + 25%Sn,当温度降低时，先析出Bi 相，然后生成二元共晶组织，最后生成三元共晶组织。
3 分析讨论ba ab c纯金属铸锭三晶区形成因素：表层细晶区是当高温的金属液体倒入铸型或铸锭模之后，结晶首先从模壁处开始，与温度较低模壁接触的液体会产生强烈的过冷，产生大量的晶核，并向液相生长，当模壁被加热以后，这些晶体在湍流熔液的影响下，有很多从模壁上脱离下来。
如果温度较低，铸锭尺寸不很大，整个液体很快全部冷却到熔点以下，因此各处都能形核，造成全部细晶粒的组织。
柱状晶区由垂直于型壁或模壁的粗大的柱状晶构成。
激冷层形成后，热阻增大，热流减小，细晶区前沿不易形核，随着液相温度逐渐降低，已经生成的晶体向液体内生长。
但由于晶粒生长速率是各向异性的，那些生长速率最快的方向与热流方向一致的晶粒会超出其他晶粒而优先长大，而其他晶粒就会被抑制，这样就形成了柱状晶区。
中心等轴晶区：在柱状晶的长大过程中，铸锭中心部分的液体中就已经存在大量的可作为晶核的碎枝残片，随着柱状晶的长大，结晶前沿液体中的成分过冷区也会逐渐扩大，这会促使铸锭中心部分迅速形核和长大。
除此之外，悬浮在中心部分液体中的杂质质点，也可成为新的结晶核心。
在柱状晶长到一定程度后，在铸锭中心部分就开始了形核长大过程，由于中心部分液体温度大致是均匀的。
所以每个晶粒的成长在各方向上也是接近一致的，因此形成了等轴晶。
获得柱状晶组织的条件：浇铸温度比熔化温度高，液体金属过热，采用传热性好的铸模。
获得等轴晶组织的条件：浇铸温度比熔化温度稍高，液体金属过热不大，采用传热差的铸模，液体金属中有难溶杂质。
获得细晶组织的条件：浇铸温度高，环境温度较低，铸模的传热性好。
二元合金相图有二元匀晶相图、二元共晶相图、二元包晶相图和具有共析反应的二元相图，共晶相图以70%Pb + 30%Sn为例，从相图上判断该成分处于亚共晶区，冷却时先析出Pb相，达到共晶点时，析出Pb+Sn相，先析出相为树枝状，后析出的共晶相与先析出相近似互补，有片层状，枝状。
包晶相图以80%Sn + 20%Sb为例，其包晶组织结构为近似规则的多边形。
枝晶偏析指合金在树枝状凝固时，枝晶干中心和外部的溶质浓度不同，而产生的树枝状结晶现象。
冷却速度较快会产生枝晶偏析。
枝晶偏析可以通过扩散退火来减轻或者消除。
相图对应的就是溶液在液态和固态下转变的描述，结合相图能够给出凝固的各个过程，相图是在给定条件下体系中各项之间建立平衡后热力学变量轨迹的几何表达，相图表示的是平衡态。
而凝固时研究液体在凝固过程中的状态。
Metallography是金相学。
4 结论本实验对比纯铝铸锭三晶区的形成原因及特点，经过5组样品的对比，分析出各个条件对晶区形成的影响，得出结论：散热较慢的铸模材料、薄的模壁厚度、高的铸模温度、不太高的浇铸温度有利于形成等轴晶区，散热性好，厚的模壁，不太高的铸模温度，搞得浇铸温度有利于形成柱状晶区。
