第1讲凝固漫谈-讨论课.ppt

现代凝固控制技术与理论 邢书明教授 博导13641156691010 51688614 第1讲 绪论 教学说明 教学目的和要求 了解凝固现象及其意义掌握影响凝固发生的条件 过程和影响因素 理解凝固与组织的关系 掌握主要的凝固控制方法教学方式 提出问题10min讨论问题20min 自学20min总结50min教学安排 每节一个核心问题 逐步扩展 第1讲 材料性能 内部结构 微观组织 化学成分 凝固 第1章凝固热力学 凝固是一个物理现象 特征 本质 意义是一个物理过程 发生 发展 结果凝固的基本问题热力学动力学 第1讲 1 1凝固现象漫谈 问题 凝固现象与凝固过程的含义 什么是凝固 如何定义凝固的物理本质是什么 凝固的过程是怎样的 凝固的条件和影响因素 研究凝固的意义何在 第1讲 1 1凝固现象漫谈 自学 40min教材的前言 绪论 凝固技术 的第一章概论讨论主题 凝固的科学问题 第1讲 1 1凝固现象漫谈 总结 凝固的本质相变 固相 液相状态的变化 流动态 不可流动态原子结构的改变 短程有序 长程有序凝固的物理基础热力学第一定律 研究凝固发生的可能性化学平衡 溶质再分配扩散理论 凝固动力学流体力学 流动行为传热学 传热行为 第1讲 1 1凝固现象漫谈 总结 凝固过程的附带现象 意义热效应 结合能不同 第1讲 偏析 选分结晶 成分的不均匀 组织的不均匀 凝固条件不同 晶体形态的多样性 凝固条件不同 体积变化 摩尔体积不同 1 1凝固现象漫谈 总结 凝固现象的普遍性几乎所有金属材料投入使用前都需要经过凝固黑色金属及其合金有色金属及其合金金属间化合物金属基复合材料纳米金属材料 第1讲 各种晶体的形成过程都涉及凝固食盐宝石硅单晶其他半导体材料 1 1凝固现象漫谈 总结 凝固现象的普遍性各种材料成形技术也涉及凝固焊接喷射沉积粉末冶金锻造 液态模锻 轧制 液芯轧制 热喷涂 第1讲 1 1凝固现象漫谈 总结 凝固现象的科学应用材料连接区域提纯单晶生产金属玻璃制备材料成型人工宝石 第1讲 凝固 L S 1 2液态金属结构与遗传性 问题的提出 物质三态的结构特点是什么 金属凝固前后的结构有何不同 有何证据 如何认识液态金属的结构 1 2液态金属的结构及其遗传性 问题 液态金属与固态金属的区别是什么金属加热膨胀的机理是什么 图2 1 距离和排列都变吗 图2 2 空位的产生 金属熔化的本质和现象 原子间距极度增大 破坏了原有的排列规律 结构 体积 电阻 黏度等突变 液态金属的结构特点 熔化的微观过程是怎样的 液态与固态的区别和联系是什么 1 2液态金属的结构及其遗传性 自学与讨论自学 液态金属研究方法不学 30分P46 50 53 57讨论60分 1 2液态金属的结构及其遗传性 总结 固体金属加热膨胀的机理离子间距离的变化自由点阵 空穴 的产生 1 2液态金属的结构及其遗传性 总结 固体金属的熔化机理结构突变 有序 无序 外界供给的热 体积膨胀作功 系统内能的增加H热焓 内能 Q外界供给的热量 熔化热 1 2液态金属的结构及其遗传性 总结 液态金属的结构 更像固态 而不像气态证据1 熔化热比汽化热小很多 证据2 熔点时熵值变化不大证据3 液 固玻璃态转变时 粘度是连续变化的 并没有突变证据4 细的金属丝在熔点以下表现出稳定的蠕变 1 2液态金属的结构及其遗传性 总结 液态金属的结构的遗传性概念早期 炉料的某些特性 经过熔化浇注后 所得铸件中也具有这种特性 主要指组织和气孔的遗传现代炉料的组织和缺陷对凝固后铸件的组织和缺陷有影响液态合金中加入合金元素 会影响凝固后铸件的组织液态合金的结构 净化程度 过冷度 对凝固后铸件的组织有影响 1 2液态金属的结构及其遗传性 总结 金属遗传性的例证赤铁矿生铁有一种细晶粒斑点组织 重熔铸锭后发现有类似的团状组织 用有含铁片状化合物的铝合金回炉熔制的合金凝固后仍可见含铁片状化合物 而新料则无 不同温度的