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文档简介

第 3 章纯金属的结晶教学基本内容：1、纯金属结晶的概念、结晶的条件和结晶的过程；2、晶粒度的概念和表示方法，晶粒尺寸的控制途径；3、铸锭的结构与缺陷4、金属凝固新技术。教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1、掌握金属的晶粒尺寸控制的途径；2、熟悉纯金属结晶的概念、结晶的条件和结晶的过程；3、了解铸锭的结构与缺陷和凝固新技术。教学重点及难点：1、重点：1）纯金属结晶的条件；2）金属的晶粒尺寸控制的途径。2、难点：1）结晶的必要条件和充分条件；2）如何提高冷却速度，增加过冷度来获得微晶、纳晶和非晶态材料。教学方法及手段：1、PPT讲解；2、课堂讨论。作业、讨论题、思考题： 1、讨论与分析细化金属晶粒大小的方法？2、讨论金属凝固的新技术？第三章 金属的结晶重点：金属在结晶中如何控制晶粒的大小，即细化晶粒的途径。一、结晶的概念1、近程有序（不稳定、随机、瞬变）和远程有序2、定义：1）从状态看：结晶通常是指金属自液态向固态过渡时晶体形成的过程，称为“一次结晶”。2）从金属学观点：结晶则是指物质的原子从近程有序过度和远程有序结构的过程。3、结晶的条件（驱动力）1）自由能差（必要条件）：G下降。 2）过冷（外部条件）过冷现象：金属的实际结晶温度（Tn）低于理论结晶温度(Tm)的现象，即在Tm以下金属仍处于液态的现象。只有过冷才会产生驱动力G 102-4/s时 微晶材料（微晶合金、纳晶合金）微晶合金的特点： 具有高强度、高硬度、良好的韧性、较高的耐磨性、耐蚀性及抗氧化、抗辐射性、稳定性好等优良性能。还具有良好的物理性能，高电阻率，较高的超导，较高温度，高的矫顽力。B、当冷却速度 106-8/s 非晶态材料非晶态合金的特点：很高的室温强度、硬度、刚度；具有良好的韧性和塑性；无晶体缺陷，因此具有很多的耐蚀性，及高电阻率，高导磁率，低磁损和低的声波衰率。（2）变质处理是指在液态金属结晶前，加入一些细小高溶点的物质，促使非自发形核的方法。该方法易实现、效果明显、最常用。例：钢中加入Ti、V、Al；铸铁中加入Si、Ca、；铝中加入Ti、锆。（3）振动，搅拌方法：破碎作用四、铸锭的结构与缺陷1、结构和性能 1）表层的细晶粒层T极大，形核率大，晶粒细小，性能好，但极薄，无实用价值。2）柱状晶层T减小，使N G，且散热具有明显的方向性，只有与壁垂直的晶核优先长大成整齐、粗大的柱状晶。性能：组织致密；性能具有明显的方向性，即纵向性能大于横向性能；但晶粒间存在脆弱面。应用：涡轮叶片、磁性铁合金、有色金属等。3）中心等轴晶区T很小，使N小，散热无方向性，晶核可向不同方向生长、形成粗大的等轴晶粒。性能：无方向性，但组织疏松。应用：一般铸件。2、铸件缺陷：缩孔、缩松、气孔、偏析、夹杂等。五、凝固技术 1、单晶的制备：垂直提拉法和尖端形核法
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