纯金属的结晶.ppt

1、纯金属的结晶。教学目标：通过教学，学生可以掌握结晶的基本概念、金属的结晶过程、晶粒的细化以及金属锭的组织特征。2.教学重点是金属的结晶过程和晶粒细化。3.教学难点：金属结晶过程与晶粒细化。1.结晶的基本概念(1)结晶温度和过冷凝固，纯金属的结晶，1。结晶的基本概念(1)结晶温度和过冷现象从液体到固体的凝固过程称为凝固。1.结晶的基本概念(1)结晶温度和过冷现象凝固结晶，纯金属的结晶，1。结晶的基本概念(1)结晶温度和过冷现象结晶后获得的凝固晶体称为结晶。1.结晶的基本概念(1)结晶温度和过冷凝固结晶温度，纯金属结晶，1。结晶的基本概念(1)结晶温度和过冷凝固结晶温度液-固转变温度称为结晶温度。

2、1.结晶的基本概念(1)结晶温度和过冷现象过冷度，纯金属结晶，1。结晶的基本概念(1)结晶温度和过冷现象当金属的实际结晶温度T1低于理论结晶温度T0时，过冷称为过冷，其温差T=T0-T1称为过冷度。1.结晶的基本概念(1)结晶温度和过冷现象过冷度，纯金属的结晶，1。结晶的基本概念(1)结晶温度和过冷现象结晶过程中释放的潜热补偿了此时释放到环境中的热量，并保持温度恒定。结晶后，温度继续下降。冷却速率越大，过冷度越大，即金属的结晶温度越低。1.结晶的基本概念(1)结晶温度和过冷现象凝固结晶温度过冷度(2)结晶的能量条件，纯金属结晶，1。结晶的基本概念(1)结晶温度和过冷现象凝固结晶温度过冷度(2)

3、结晶的能量条件只有当过冷现象发生时，结晶过程才能自发进行。过冷度越大，结晶的驱动力越大，结晶越容易。2.结晶过程，实际上，金属的结晶过程是原子从不规则排列的液态变成规则排列的固态。金属结晶包括两个过程：成核和成核。纯金属的结晶。结晶过程，(1)成核自发成核：在一定的过冷条件下，仅由液体本身形成晶核的过程。非自发成核：在实际生产中，各种固体杂质颗粒经常存在于金属液体中，附着在杂质表面形成晶核。纯金属的结晶。结晶过程，(2)晶核生长晶核的生长是液态金属中的原子转移到晶核表面并被晶核连续吸附的过程。当过冷度很小时，晶核在生长过程中可以保持规则的形状。过冷度稍高，晶核只有在初始生长阶段才能有规则的形状

4、，然后以树枝状生长。纯金属的结晶。结晶过程，(2)晶核生长形成后，液态金属原子以晶核为中心，按照一定的几何规律堆积形成晶体。在晶核的棱角处，由于散热速度较快，形成了晶轴，然后由于同样的原因，树枝在晶轴的棱角处生长，所以它们继续生长和分枝，并逐渐发展成枝晶，称为枝晶。最后，树枝之间的缝隙被填满，变成一个晶粒。纯金属的结晶。晶粒细化(1)晶粒尺寸对金属性能的影响晶粒越细，纯金属的结晶。晶粒细化(1)晶粒尺寸对金属性能的影响晶粒越细，金属的强度、塑性和韧性越高。(2)细化晶粒的方法变质处理也称为孕育处理，即在浇注前向金属液中加入少量高熔点颗粒，以增加结晶过程中非自发晶核的核心。纯金属的结晶。晶粒细化

5、(1)晶粒尺寸对金属性能的影响晶粒越细，金属的强度、塑性和韧性越高。(2)细化晶粒的途径当加入振动结晶时，采用机械振动、超声波振动或电磁搅拌等措施使液态金属在模具中移动，导致枝晶断裂，断裂的晶块起到晶核的作用，从而细化晶粒。纯金属的结晶。金属锭的微观结构特征(1)当熔融金属注入锭模时，表面的熔融金属被结晶器壁强烈过冷，形成大量的晶核，结晶器壁促进非自发成核，从而形成细小的晶区。纯金属的结晶；4.金属锭的微观结构特征：(2)柱状晶区和细晶区形成后，结晶器壁温升高，金属液冷却变慢，成核率降低。由于在垂直于模具壁的方向上散热最快，晶核在垂直于模具壁的液体中生长并形成柱状晶粒。纯金属结晶，4。金属铸锭的显微组织特征(3)中心等轴晶区的结晶靠近铸锭中心，剩余液体散热慢，过冷度低，但流动的液态金属带入中心的未熔化颗粒和破碎的细小晶块可以作为晶核向各个方向均匀生长，形成较粗的等轴晶。纯金属的结晶。金属的同构转变同一元