实验五结晶过程的观察

1、实验五结晶过程的观察时间：2021.02. 11创作：欧阳计一、实验目的1. 观察透明盐类的结晶过程及其晶体组织特征。为理解、掌 握金属的结晶理论建立感性认识。2. 观察具有枝晶组织的金相照片及其有枝晶特征的铸件或 铸锭表面，建立金属晶体以树枝状形态成长的直观概念。二、实验设备及材料1. 带CCD的生物显微镜；2.投影仪；3.接近饱和的氯化钱 或硝酸铅水溶液（由实验室预先配制好）；4.干净玻璃片、 吸管；5.电炉或电吹风；6.有枝晶组织的金相照片；7.有 枝晶的金属铸件实物。三、实验原理晶体物质由液态凝固为固态的过程称结晶。结晶过程亦为 原子呈规则排列的过程，包括形核和核长大两个基本过程。由于

2、液态金属的结晶过程难以直接观察，而盐类亦是晶体 物质，其溶液的结晶过程和金属很相似，区别仅在于盐类是 在室温下依靠溶剂蒸发使溶液过饱和而结晶，金属则主要依 靠过冷，故完全可通过观察透明盐类溶液的结晶过程来了解 金属的结晶过程。图5 1结晶过程三个阶段形成的三个区域a）最外层的等轴细晶粒区（100X）b）次层粗大柱状晶区（200X） c）中心杂乱的树枝状晶区（100x）在玻璃片上滴一滴接近饱和的氯化镀（NH4CI）或硝酸铅 Pb（NO3）2水溶液，随着水分蒸发，溶液逐渐变浓而达到饱 和，继而开始结晶。我们可观察到其结晶大致可分为三个阶 段：第一阶段开始于液滴边缘，因该处最薄，蒸发最快，易 于形核

3、，故产生大量晶核而先形成一圈细小的等轴晶（如图 5-la所示），接着形成较粗大的柱状晶（如图5<Lb所示）。因 液滴的饱和程序是由外向里，故位向利于生长的等轴晶得以 继续长大，形成伸向中心的柱状晶。第三阶段是在液滴中心 形成杂乱的树枝状晶，且枝晶间有许多空隙（如图5<Lc所示）。 这是因液滴己越来越薄，蒸发较快，晶核亦易形成，然而由 于已无充足的溶液补充，结晶出的晶体填不满枝晶间的空 隙，从而能观察到明显的枝晶。实际金属结晶时，一般均按树枝状方式长大（如图52所 示）。但若冷速小，液态金属的补给充分，则显示不出枝晶, 故在纯金属铸锭内部是看不到枝晶的，只能看到外形不规则 的等轴晶粒

4、。但若冷速大，液态金属势必补缩不足而在枝晶 间留下空隙，其宏观组织就可明显地观察到树枝状晶。某些 金属如锁铸锭表面，即能清楚地看到枝晶组织，如图53所 示。若金属在结晶过程中产生了枝晶偏析，由于枝干和枝间 成分不同，其金相试样浸蚀时，浸蚀程度亦不同，枝晶特征 即能显示出来，见图54。图5 2树枝晶生长图(100x)图5 3钏锭表面浮凸的树枝状晶图5 4铅钏合金的显微组织四、实验步骤1. 在干净玻璃片上，用吸管滴上一滴配制好的氯化钱或硝酸 铅水溶液，液滴不宜太厚，否则因蒸发太慢而不易结晶。2. 将上述滴有溶液的玻璃片放在电炉上烘烤，或用电吹风 吹，以加速水分蒸发。3. 将玻璃片置于生物显微镜下，从液滴边缘开始观察结晶过 程，并画下结晶过程示意图。4. 观察具有树枝晶组织的金相照片及铸件实物(可用放大 镜)。五、注意事项(1) 溶液烘烤时间不宜过长，一般以肉眼观察到边缘稍许发 白为宜。(2) 实验时应注意试样的清洁，不要让异物落入液滴内，以 免影响结晶过程的观察。更应注意不能让液滴流到显微 镜部件上，尤其不能让它碰到物镜，以免损坏显微镜。五、实验报告要求1. 简述实验目的。2. 绘出所观察到的盐类溶液结晶过程示意图，并简述结晶过程。序号结晶示意图简述结晶过程第一阶段第二阶段第三阶段3绘