重庆大学凝固原理必考：单相合金的凝固溶质再分配(图)

1、单相合金的凝固单相合金的凝固溶质再分配溶质再分配平衡凝固时的溶质再分配平衡凝固时的溶质再分配 平衡凝固指凝固速度极度缓慢，使液相和固相中的溶质 得以充分扩散均匀化。假设合金是从左向右进行单向凝固，固-液界面前沿存在正温度梯度，以K01合金为例。 开始凝固 时， ，000CCKCS0*CCLMT0T平衡凝固时的溶质再分配平衡凝固时的溶质再分配 凝固过程中任一温度（ ）时，固-液界面上成 分为：000CCCKS0CCL 设固、液相质量分数分别为fS、fL，则fS+fL=1，根据质量 守恒有 ： ，0CCfCfLLsSSsfKCKC00011TT 平衡凝固时的溶质再分配平衡凝固时的溶质再分配 接近凝

2、固终了 时， ，0CCS000CKCCLMT0T平衡凝固时的溶质再分配平衡凝固时的溶质再分配 凝固终了 时： （单向凝固锭中无偏析）1TT 0CCSMT0T近（准）平衡凝固时的溶质再分配近（准）平衡凝固时的溶质再分配1. 固相无扩散，液相均匀混合时的溶质再分配假设合金单向凝固，界面前沿存在正温度梯度， 为例 （1）凝固过程 凝固开始 时： ，10K000CCKCS0CCL 凝固过程任一温度 时： ， 设固相内平均成分为 ，液相为 ，有 , 则：0CCSTT 0CCCLLSSCC SCLLCC LCSC近（准）平衡凝固时的溶质再分配近（准）平衡凝固时的溶质再分配0SSLLCfCfC 凝固到平衡固

3、相线 时： ；有 , 由于 ，则 ，还有液体须继续凝固LLCKCC000CCS000CfKCfCLSS0CCCSS0Lf1TT 近（准）平衡凝固时的溶质再分配近（准）平衡凝固时的溶质再分配 接近凝固终了 时： 状态图中的Cs为近平衡凝固时 的固相线。 000KCCCCSMS00KCCCLML近（准）平衡凝固时的溶质再分配近（准）平衡凝固时的溶质再分配LCMT0T 凝固终了 时： ，铸锭中成分不均匀， 存在微观偏析.1TT SMSCC 近（准）平衡凝固时的溶质再分配近（准）平衡凝固时的溶质再分配MT0T2. 固相无扩散，液相中只有扩散时的溶质再分配固相无扩散，液相中只有扩散时的溶质再分配 在这种

4、情况下，界面上排出的溶质原子只能通过扩散缓慢地向液体内部运动，得不到充分的均匀化，于是界面前沿出现一个溶质富集区。 假设合金单向凝固，界面前存在正温度梯度，以K01为例。 （1）凝固过程 凝固开始 时： ，00CKCS0CCL2. 固相无扩散，液相中只有扩散时的溶质再分配固相无扩散，液相中只有扩散时的溶质再分配 （1）凝固过程 TT 凝固过程任一温度 时： ，0CCS0CCL2. 固相无扩散，液相中只有扩散时的溶质再分配固相无扩散，液相中只有扩散时的溶质再分配 （1）凝固过程1TT 0CCS00KCCL 凝固到平衡固相线 时： ，在T1温度下,如果凝固速度R不变,则 ， 不变，此时为稳定生长。00KCCL0CCS2. 固相无扩散，液相中只有扩散时的溶质再分配固相无扩散，液相中只有扩散时的溶质再分配（1）凝固过程SMSCC 接近凝固终了 时： ，LMLCC