第五章 单相及多相合金的结晶
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材料成型理论基础练习题(上)汇编第1章液态⾦属的结构与性质1?液体原⼦的分布特征为_⽆序、⼀有序,即液态⾦属原⼦团的结构更类似于。
2?实际液态⾦属内部存在——起伏、—_起伏和—起伏。
3?物质表⾯张⼒的⼤⼩与其内部质点间结合⼒⼤⼩成_⽐,界⾯张⼒的⼤⼩与界⾯两侧质点间结合⼒⼤⼩成⼀⽐。
衡量界⾯张⼒⼤⼩的标志是润湿⾓B的⼤⼩,润湿⾓B越⼩,说明界⾯能越_。
4?界⾯张⼒的⼤⼩可以⽤润湿⾓来衡量两种物质原⼦间的结合⼒_ _,就润湿,润湿⾓;⽽两种物质原⼦间的结合⼒—就不润湿,润湿⾓_ _。
5?影响液态⾦属表⾯张⼒的主要因素是—_, _,和_ _。
6. 影响液态⾦属充型能⼒的因素可归纳为_ 合⾦本⾝性质、铸型性质、浇注⽅⾯、铸件结构⽅⾯四个⽅⾯的因素。
7. 影响液态⾦属黏度的因素有 _合⾦成分、温度、⾮⾦属夹杂物 _。
8. 合⾦流动性:合⾦本⾝的流动能⼒;充型能⼒:液态⾦属充满铸型型腔,获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能⼒。
9?液态合⾦的流动性和充型能⼒有何异同?如何提⾼液态⾦属的充型能⼒?答:液态⾦属的流动性和充型能⼒都是影响成形产品质量的因素;不同点:流动性是确定条件下的充型能⼒,它是液态⾦属本⾝的流动能⼒,由液态合⾦的成分、温度、杂质含量决定,与外界因素⽆关。
⽽充型能⼒⾸先取决于流动性,同时⼜与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关。
提⾼液态⾦属的充型能⼒的措施:(1)⾦属性质⽅⾯:①改善合⾦成分;②结晶潜热L要⼤;③⽐热、密度⼤,导热率⼩:④粘度、表⾯张⼒⼩。
(2)铸型性质⽅⾯:①蓄热系数⼩;②适当提⾼铸型温度;③提⾼透⽓性。
(3)浇注条件⽅⾯:①提⾼浇注温度;②提⾼浇注压⼒。
(4)铸件结构⽅⾯:①在保证质量的前提下尽可能减⼩铸件厚度;②降低结构复杂程度。
第2章凝固温度场1. 铸件的凝固⽅式可以分为、_和_三种不同形式,影响合⾦凝固⽅式的两个主要因素是:[和- 。
2. 合⾦的凝固温度区间越⼤,液态合⾦充型过程中流动性越差⼀,铸件越容易呈体积(或糊状)⼀凝固⽅式。
多相合金结晶包晶和偏晶xx年xx月xx日•多相合金概述•多相合金的结晶过程•多相合金的包晶转变•多相合金的偏晶转变目•多相合金的结晶结构与性能关系•多相合金的应用与发展趋势录01多相合金概述定义与分类定义多相合金是由两种或两种以上的金属或非金属元素组成的合金。
分类多相合金通常分为均相合金和非均相合金两类。
强化相多相合金通过不同相的组合可以获得更好的力学性能和物理性能,如强度、硬度、韧性等。
功能材料多相合金在许多领域中具有广泛的应用,如航空航天、电子、能源、医疗等。
多相合金的重要性多相合金的研究始于20世纪初,早期主要集中在钢铁、铝合金等领域。
历史随着材料科学和工程技术的不断进步,多相合金的研究和应用不断拓展,涉及的领域越来越广泛,如高强度轻质合金、功能材料等。
同时,多相合金的制备技术也不断创新和发展,如喷射沉积、快速凝固等。
发展多相合金的历史与发展02多相合金的结晶过程结晶的概念金属结晶是指金属从液态冷却转变为固态的过程。
在这个过程中,原子会按照一定的规律排列,形成晶体结构。
结晶的原理金属的结晶过程主要依赖于温度和时间。
在一定的温度下,液态金属中的原子会逐渐失去动能,开始形成有序排列的晶体结构。
结晶的概念与原理包晶反应的概念包晶反应是指在一定温度下,一种固态金属与另一种液态金属相互作用,形成另一种固溶体的反应。
包晶反应的原理当一种固态金属与另一种液态金属相互作用时,液态金属会溶解固态金属,并形成新的固溶体。
这个过程需要一定的温度和时间。
包晶反应偏晶反应是指在一定温度下,两种不同金属的熔融混合物在同一时间内凝固,形成两种不同的固相,其中一种为基体,另一种为分散相。
偏晶反应的概念在偏晶反应中,两种不同的金属熔融混合物会同时凝固,形成两种不同的固相。
其中一种固相为基体,另一种固相为分散相。
这个过程需要一定的温度和时间。
偏晶反应的原理偏晶反应共晶反应的概念共晶反应是指在一定温度下,两种或两种以上的金属同时结晶,形成一种固溶体的反应。
金陵科技学院教案【封面】
任课系部:材料工程学院材料系
课程名称金属材料成型原理课程编号0802407007
授课对象专业材料科学与工程
课程类别
必修课公共基础课□;学科基础课□;专业核心课□
选修课专业方向课□;专业拓展课□;公选课□
总学时数48 学分数 3 学时分配课堂讲授32学时;实践课16学时
教材名称
《材料成形基本原
理》作
者
刘全
坤
出版社及出版时间
机械工业出版社
指定参考书作者出版社及出版时间材料成形原理陈平昌机械工业出版社,2001材料成型原理陈玉喜中国铁道出版社,2002
授课教师杨晓莉职称副
教
授
单位材料工程学院
金陵科技学院教案【教学单元首页】第1次课授课学时4 教案完成时间:章、节第五章
主要内容第五章单相及多相合金的结晶
§第一节自由树枝晶的生长
§第二节“成分过冷”对合金固溶体晶体形貌的影响规律§第三节共晶合金的凝固
目
的与要求了解本课程的性质、目的及要求,对材料测试与研究方法有一个全面、系统的认识,熟悉材料现代分析的一般原理和主要方法,对各种材料分析方法的基本原理和基本应用有概略行的认识。
重点
与难点重点:平衡凝固条件下的溶质再分配、非平衡凝固条件下的溶质再分配、成分过冷对合金凝固形貌的影响、伪共晶的形成及变化、共晶组织的种类及形成
难点:成分过冷的条件及判据。
教学
方法
与手
段
PPT多媒体教学结合板书
授课内容
内容备注5.1自由树枝晶的生长
5.1.1自由树枝晶形成条件
5.1.2为什么成为树枝晶的形态
晶体的表面总是由界面能较小的晶面组成,宽而平的面是界面能小
的晶面,而棱与角的狭面为界面能大的晶面。
界面能大的晶面(垂
直)生长速度较快,长成等轴树枝晶。
5.1.3“外生生长”与“内生生长”的概念
晶体自型壁生核,然后由外向内单向延伸的生长方式,称为“外生
生长”。
平面生长、胞状生长和柱状枝晶生长皆属于外生生长。
等轴枝晶在熔体内部自由生长的方式则称为“内生生长”。
5.2凝固过程的溶质再分配
5.2.1平衡凝固条件下的溶质再分配
5.2.2非平衡凝固条件下的溶质再分配
5.3“成分过冷”对合金固溶体晶体形貌的影响规律
5.4共晶合金的凝固
5.4.1共晶组织的分类及特点
①规则共晶与非规则共晶
规则共晶:粗糙-粗糙界面
非规则共晶:粗糙—光滑界面
光滑—光滑界面
②非平衡状态下的共晶共生区
1、“对称型共生区”
2、“非对称型共生区”
3、共生区的概念的意义
③离异生长及离异共晶
1、离异生长与离异共晶的概念
离异共晶分“晶间偏析型”和“晕圈型”两种类型。
2. 晶间偏析型离异共晶的形成
当一相大量析出,而另一相尚未开始结晶时,将形成晶间偏
析型离异共晶。
3、“晕圈”离异共晶形成5.4.2共晶组织的形成机理
两相性质差别较大的非小晶面—小晶面共晶合金中能更经常
地见到这种晕圈组织。
由于两相在生核能力和生长速度上的
差别,第二相环绕着领先相表面生长而形成一种镶边外围层
的情况,此外围层称为“晕圈”。
5.4.2共晶组织的形成机理
①非小晶面 — 非小晶面共生共晶的形成 i 层片状共晶组织的形核及长大
1、层片状共晶生核过程及“搭桥”方式
2、共生过程的协同生长
3、片层距的调整
4、胞状、树枝状共晶的形成
ii 棒状共晶生长
棒状共晶:该组织中一个组成相以棒状或纤维状形态沿着生
长方向规则地分布在另一相的连续基体中。
形成棒状共晶的一般条件:
如果一相的体积分数小于1/π时,该相将以棒状结构出现;
界面能的影响如果体积分数在 1/π~ ½ 之间时,两相均以片状结构出现。
②非小晶面 — 非小晶面共生共晶的形成 共晶组织与力学性能的关系 相间距与力学性能的关系
2
1*-⋅+=λ
σσk
因此,增加冷速,提高生长速度,减小片层间距,改善力学性
能方法:
1 快冷
2 变质
3 定向结晶
金陵科技学院教案【末页】
本单
元知识点归纳凝固过程的溶质再分配
“成分过冷”对合金固溶体晶体形貌的影响规律共晶合金的凝固
思
考
题
或
作
业
题
写出相间距与力学性能的关系的公式,并说说其含义。
本
单
元
教
学
情
况
小
结
备
注
注:教案首页和末页中间为授课内容。