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第二章纯金属的结晶,,,,结晶金属由液态转变为晶体金属的过程金属生产的第一步本章目的1.了解金属结晶过程的形核、长大。2.理解金属铸锭的组织与缺陷。3.掌握金属结晶的热力学条件和结构条件,1金属的结晶,结晶概念物质由液态转变为具有晶体结构的固相的过程称为～,纯金属结晶时的热分析曲线特点冷却曲线T-t低于熔点才发生结晶存在结晶平台,,,1金属结晶的宏观现象1过冷现象金属在低于熔点的温度结晶的现象ΔTTm-Tn随金属的本性和纯度，以及冷取速度不同在一定范围内变化2结晶过程伴随潜热释放结晶潜热液相结晶为固相时释放的热量。,2金属结晶的微观过程,,晶体的结晶过程,,,金属结晶的微观过程,（1）形核从液体中形成具有一定临界尺寸的小晶体晶核的过程（2）长大晶核由小变大长成晶粒的过程实际金属最终形成多晶体注单个晶粒由形核→长大多个晶粒形核与长大交错重叠**当只有一个晶核时→单晶体**晶核越多，最终晶粒越细,2金属结晶的热力学条件,,热力学研究系统转变的方向和限度转变的可能性热力学第二定律在等温等压条件下，物质系统总是自发地从自由能较高的状态向自由能较低的状态转变。即ΔGG转变后－G转变前S固,结晶时只有存在ΔT才能保证ΔGVGS－GLr0时，①系统的ΔG0结晶过程可发生；形成稳定晶核②随r↑，ΔG↓晶核长大为系统自由能降低过程；晶核可长大,r0,,,当r0,热力学上结晶不可发生，但液相中结构起伏的稳定状态不同①当rrk时，随r↑，ΔG↑晶胚尺寸减小为自发过程→会瞬间离散,只能保持结构起伏状态，不能长大。,r0,,,②当rkrrk,即为稳定晶核。原因液体中除结构起伏外，还存在能量起伏故形核功可以依靠能量起伏来补偿结论除结构起伏外，形核还借助能量起伏条件,,,形核功的影响因素,,,,随ΔT↑，ΔG↓↓即增大过冷度，可显著降低形核阻力,,,（3）形核率（Ncm-3s–1）单位时间单位体积液相中所形成的晶核数目。意义N越大，结晶后获得的晶粒越细小，材料的强度高，韧性也好。,形核率控制因素NN1N2N1─受形核功影响的因子；ΔT↑,N1↑N2─受扩散控制的因子。ΔT↑,N2↓┗ΔT对N的影响矛盾、复杂,,,实际纯金属随ΔT↑,N↑;且ΔT0.2Tm,,,金属玻璃,,,,2非均匀形核（非自发形核）晶核依附于液态金属中现成的微小固相杂质质点的表面形成。,θ0，fθ0,ΔG’K0界面与晶核完全润湿θ180，fθ1,ΔG’KΔG均界面与晶核完全不润湿θ一般在0-180，0fθrK。2、rK与ΔT成反比。ΔT↑rK↓。3、均匀形核既需结构起伏，又需能量起伏液体中的自然现象。4、结晶必须在一定温度下进行扩散条件5、在工业生产中，液态金属凝固总是以非均匀形核进行。均匀形核ΔT0.2Tm非均匀形核ΔT0.02Tm,作业,1、结晶时形核要点有哪些2、2-33、2-4,,
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