金属凝固热力学与动力学

1、会计学1金属凝固热力学与动力学金属凝固热力学与动力学mVmHTGT 11221211()02ssmrmsmrmGVpVrrHTGTGGVT KTH *0*()()SmsslmllCTTmmKCTTmm常数*0*()/()/SmsllmlsCTTmmKCTTmm常数*000( )( )explsSiilCTTKCRT*000( )( )expLlsSiiiSliCfTTKCfRT金属结晶微观过程形核长大形成多晶体两个过程重叠交织均匀形核非均匀形核是指完全依靠液态金属中的晶胚形核的过程，液相中各区域出现新相晶核的几率都是相同的。生核过程是指晶胚依附于液态金属中的固态杂质表面形核的过程。均匀形核非均

2、匀形核生核过程32443/VVLCLCSSVmGGGVArrVVGH T T *22LCLCmVTrGHT *32* 216()34 ()mLCTGH TAr*13LCGA*32Iexp()exp()16Iexp()exp() )3ALCmAGGCKTKTTGCKTKTH T形核率是指单位时间内单位体积液体中形成晶核的数量。用NN1*N2表示。形核功影响原子扩散能力急冷非晶态材料cosSLScLc3230sin )(cos )(23coscos)3rVrd rr冠(202sin ()2(1 cos )LCSrrdr2sin )SCSr (332()423coscos434( )VLCLCCSL

3、SCSVLCGVGSSrGrG f 冠非均*22SCLCmVTrGH T非33*2*1623coscos() 34( )LcmmTGHTGf 非均( )f( )f323coscos( )4f1exp()exp()WQIKKTKT非非100%CNNaaaFmdNdNdtdt如何判断凝固界面的微观结构？如何判断凝固界面的微观结构？ 这取决于晶体长大时的热力学条件。这取决于晶体长大时的热力学条件。设晶体内部原子配位数为设晶体内部原子配位数为，界面上（某一，界面上（某一晶面）的配位数为晶面）的配位数为，晶体表面上，晶体表面上N个原子个原子位置有位置有NA个原子（个原子（ ），则在熔），则在熔点点Tm时

4、，单个原子由液相向固时，单个原子由液相向固-液界面的固液界面的固相上沉积的相对自由能变化为：相上沉积的相对自由能变化为：NNxA(1)ln(1)ln(1)mAmmLGxxxxxxNkTkT )1ln()1 (ln)1 (xxxxxax()( )()( )mmmHsaKTR凡属凡属 5的物质凝固时界的物质凝固时界面为光滑面，面为光滑面， 非常大时，非常大时，GA的两个最小值出现在的两个最小值出现在x0或或1处（晶体表面位置处（晶体表面位置已被占满）。有机物及无已被占满）。有机物及无机物属此类；机物属此类； =25的物质，常为多种的物质，常为多种方式的混合，方式的混合，Bi、Si、Sb等属于此类。等属于此类。()( )()( )mmmHsaKTRmkTHam5 . 012633. 0生长方向与热流方向平行粗糙界面：显微尺度有着光滑的表面液相原子容易向排列松散的晶面上堆砌，因而在相通的过冷度下，松散面的生长速度比密排面的生长速度大，结果晶体表面逐渐为光滑界面：密排面覆盖；另外，密排面的界面能最低，所以这种生长符