包晶反应及其结晶过程PPT课件

结晶过程中，晶面生长速率的影响因素有两类，
1)晶体内部单元对晶面的各种应力；它是由晶体内部结构 决定的，一般不易改变。 2)晶面与周围环境的各种作用，如界面粘度、界面张力、 表面能、界面分子对周围环境中分子的作用力等。在实验 和生产中较易改变和控制的。 最有效和简便的手段是改变溶剂或往结晶母液中加入某些 特定的添加剂。
四、溶液的过饱和与介稳区
结晶过程应尽量控制在介稳区内进行，以得到平均粒度较 大的结晶产品，避免产生过多晶核而影响最终产品的粒度。
超溶解度曲线 正溶解度特性的 溶解度曲线 不稳区能自发产生 晶核 。 介稳区不会自发地 产生晶核。
稳定区不可能进行结晶 溶液的过饱和与超溶解度曲线
3 结晶过程的动力学
一、结晶成核动力学 晶核:过饱和溶液中新生成的微小晶体粒子，是晶体 生长过程的核心。晶核的大小粗估为数十纳米至几微米。
晶体的均匀性：晶体中每一宏观质点的物理性质 和化学组成以及内部晶格都相同的特性。晶体的这 个特性保证了工业生产中晶体产品的高纯度。
一、晶体结构与特性
各向异性：晶体的几何特性及物理效应常随方向的不同而表 现出数量上的差异的性质。
晶格：构成晶体的微观质点在空间中按三维空间 点阵规律排列，各质点间在力的作用下，使质点得 以维持在固定的平衡位置，彼此之间保持一定距离 的结构。 晶形：晶体的宏观外部形状，它受结晶条件或所处 的物理环境的影响比较大，对于同一种物质，即使 基本晶系不变，晶形也可能不同，如六方晶体，它 可以是短粗形、细长形或带有六角的薄片状，甚至 旱多棱针状。
在过饱和溶液中，只有大于临界粒径的晶核才能生存 并继续生长，小于此值的粒子则会溶解消失。 非均相初级成核：在工业结晶器中发生均相初级成核 的机会比较少，实际上溶液中有外来固体物质颗粒， 如大气中的灰尘或其他人为引入的固体粒子，在非均 相过饱和溶液中自发产生晶核的过程。这些外来杂质 粒子对初级成核过程有诱导作用，非均相成核可在比 均相成核更低的过饱和度下发生。

反 • 成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。
应
T,C
要
点
L
L+
L+
183 c
d
e
+
Pb f
g Sn
L
X1合金结晶过程分析
T,C
T,C
1
L
2
L
L+
L
L+
L+
183 c
d
e
{
3
f4
Pb X1
+
g
Sn
+ Ⅱ
冷却曲线 t Ⅱ
X1L合金结晶特点
1.没有共晶反应过程，
T,C
而是经过匀晶反应形成
有一个三相共存的水平线dec。在该线上进行包晶反应。
包晶转变： Ld + c e
T,C
L+
c e
L
d L+
T,C
L
L+ L+
+
f
Pt
Ag%
铂-银合金包晶相图
+ Ⅱ
g
Ag
t
4、具有共析反应的相图
自某种均匀一致 的固相中同时析出 两种化学成分和晶 格结构完全不同的 新固相的转变过程 称为共析反应。
相图（平衡图、状态图）
平衡条件下，合金的相状态与温度、成份间关系的图形。
简化的Fe - Fe3C 相图
A T°
匀晶相图 L+A
共晶相图
L
D
E
912℃ A
G 共析相图
A+
A+F S Fe3CⅡ F P ( F+ Fe3C )

33
3.2 SC片的显微组织控制
8）铜辊表面光洁度
铜辊表面的光洁度关系到熔体与铜辊表面之 间的热交换效率，进而影响到SC片的显微组 织形貌。如果辊轮表面粗糙不平就会造成铸 片的厚度不均匀, 合金熔体在辊面上的冷却 速度也会随之不同, 这样就无法保证温度场 的稳定。合金熔体凝固过程中, 辊轮表面的 任何杂质质点都可能成为外来形核核心, 不 利于理想柱状晶组织的获得。所以, 辊轮表 面要抛光, 并且保持洁净。
另外，浇道材料的保温特性也会对铸片 组织产生影响。浇道保温特性越好，散 热损失越小，熔体温度越稳定，SC片的 30
3.2 SC片的显微组织控制
4）铜辊转速
提高铜辊转速，可以提高铜辊单位时间
对熔体的冷却量。
铜辊转速↑
铸片厚度↓
冷却强度↑
铜辊转速过高
铸片厚度过薄， 冷却过强
熔体飞离辊面
贴辊侧出现大量 细小的等轴晶，
ndfeb合金的凝固过程及组织控制1ndfeb体系相图及其结晶过程化合物熔点及生成方式nd2fe171185包晶反应lfend2fe17fe2b1407包晶反应lfebfe2bfeb1588一致熔化ndb662150包晶反应lndb6ndb66ndb62650一致熔化ndb42350包晶反应lndb6ndb4nd2b52000包晶反应lndb4nd2b5nd2fe14bt11180包晶反应lfet1nd11fe4b4t21090一致熔化nd5fe2bt311钕铁硼体系中的化合物12钕铁硼体系相图12钕铁硼体系相图12钕铁硼体系相图12钕铁硼体系相图初晶区t2t1t2fet3ndfefe12钕铁硼体系相图重要的相变点线lfefe2blfet1t2lt1t2lfet1lt1t2nd13典型成分点的结晶过程13典型成分点的结晶过程m1m2m3m5m41013典型成分点的结晶过程m1m1结晶过程固相变化

成分设计
冷却速率控制
机械预处理
发展新型计算模型
通过建立精确的多相合金结晶模型，可以更好地模拟和理解结晶过程中各因素的影响机制。这有助于指导成分设计、工艺优化和组织调控，实现多相合金性能的预测与优化。
探索新型控制技术
进一步探索和发展新型的控制技术，如磁场、超声波或激光等辅助结晶技术，可以更有效地控制多相合金的结晶过程。这些技术可以改变晶粒形核与长大的机制，提高组织性能和产品质量。
结晶过程的优化建议与展望
多相合金的应用案例与效果展示
06
铝合金具有高强度、轻质、耐腐蚀等优点，在航空、航天、汽车等领域得到广泛应用。
多相合金的结晶过程可以优化铝合金的强度、硬度、韧性等性能，提高其综合机械性能。
铝合金的包晶反应和偏晶反应可以控制合金的相组成和微观结构，进一步优化其力学性能。
应用案例一：高强度铝合金
耐磨耐蚀合金材料在化工、能源等领域得到广泛应用，要求具有高耐磨、高耐蚀等性能。
多相合金的结晶过程可以优化耐磨耐蚀合金材料的耐磨性和耐蚀性，提高其使用寿命。
耐磨耐蚀合金材料制造过程中，通过控制包晶反应和偏晶反应可以控制合金的相组成和微观结构，进一步提高其耐磨性和耐蚀性。
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2023
多相合金结晶包晶和偏晶
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目录
多相合金概述多相合金的结晶过程多相合金的包晶反应多相合金的偏晶反应多相合金结晶过程的控制与优化多相合金的应用案例与效果展示
多相合金概述
01
定义与分类
多相合金是指由两种或两种以上的金属或非金属元素组成的合金。
均相合金是指组成相在合金内部均匀分布，没有明显的相界面。
多相合金的结晶过程比单相合金更复杂，涉及到的物理化学现象更多样化。