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《材料科学基础》讲义 第五章 材料的凝固 SOLIDIFICATION OF MATERIALS 席生岐 西安交通大学材料科学与工程学院 2011年秋 为什么学习本章？ 几个问题： 1、水真的在0℃结冰在100℃沸腾吗？ 2、你是否知道能够成吨甚至成百吨地生产钢 和其他合金的工艺？ 3、哪些因素决定铸造产品的强度？（显微尺 度凝固过程） 凝固技术的重要性 零部件生产中的铸造与连接（焊接）工艺 新材料制备中的凝固技术 本章内容 材料凝固时晶核的形成 材料凝固时晶体的生长 固溶体合金的凝固 共晶合金的凝固 制造工艺与凝固组织 用凝固法材料的制备技术 第一节材料结晶时晶核的形成 FORMATION OF CRYSTAL NUCLEUS IN MATERIALS AT CRYSTALLIZING 结晶的基本规律 均匀形核 形核率 非均匀形核 一、结晶的基本规律 1. 液体的结构特点 长程无序，短程有序 时隐时现 短程有序的原子团 — 晶胚 结构起伏 时聚时散 在熔点以下，能自发长大的晶胚 — 晶核 2. 结晶的一般过程 是晶核不断形成及不断长大的过程 均匀形核（均质形核）—不依赖于现有固相 基底表面的形核方式 非均匀形核（异质形核）—依赖于现有固相 基底表面的形核方式 一、结晶的基本规律 形成晶核 (a) (b) (c) (d) 晶核长大 (e) (f) 全部 结晶 一、结晶的基本规律 3. 过冷现象与过冷度 过冷现象—实际开始结晶温度T 低于理论结晶温度T 的现象 n 0 过冷度: ↑ Δv ↑ 则 T T T ΔT − 0 0 n 纯铁结晶时的冷却曲线 一、结晶的基本规律 4. 结晶的必要条件 Δ T 0 5. 结晶的驱动力 G G ΔG − 0 V S L ΔG： V L T