论述金属-金属型共晶和金属-非金属型共晶结晶时,固液界面的差异
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发布时间：2023-07-13 16:24
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时间：2023-09-12 15:34
2。液态金属结晶过程：首先，通过跌宕起伏的作用在一些微观的细胞域，克服能量势垒，形成一个稳定的新阶段核;新的阶段，一旦形成，系统将出现在较高的自由能旧的和新的两相过渡区。要尽可能地降低，使系统的自由能，在过渡区域必须被减薄到最小的原子尺度，从而形成的两相的新的和旧的接口，然后依靠在接口上逐渐进入到液相离开核长大。直到所有的液态金属都转化成金属晶体，结晶过程将完成在最小量的中间结构。因此，为了克服能量势垒，以避免过度增加的系统的自由能，液态金属的结晶过程进行的方式成核和生长。
存在的相变驱动力的前提下，通过对液态金属的结晶过程的跌宕起伏（热激活）的作用，克服了两种性质不同的能量障碍（简称为能源的障碍），这两个密切相关的界面态。的热力学的能量势垒，它被强制的高自由能的界面原子的过渡状态中，可直接影响到系统的界面自由能的自由能的大小，即是这种情况，另一个动力学可以的屏障，它由跨越接口进程的原则所造成的金属原子具有做的驱动力的大小无关，仅依赖于，这种情况下的结构和性质的界面中，活化自由能。前的成核过程中的相当大的影响，后者具有的晶体生长的过程中更重要的作用。在整个结晶过程中的液态金属是金属原子中的相变驱动力，通过跌宕起伏的能量来克服障碍的作用，并通过成核和生长过程的变化不断推动。
3。成核：亚稳液态金属通过大起大落在一些微小区域，以形成稳定的小颗粒结晶过程被称为成核作用。
核条件：首先，系统必须是一个亚稳相变驱动力，其次，要克服的能垒形成稳定的原子核，并通过跌宕起伏的角色，以确保进一步增长。新阶段和接口随之而来的界面自由这热力学屏障的成核过程中成为一个主要阻力。两种不同的核均相成核和异相成核，可能会发生，这取决于接口上的能量势垒。
均相成核：在没有任何外国的统一接口熔体的成核过程。
异相成核不均匀融化依靠国外的杂质或新型墙体接口基板的成核过程。
4。均相成核机制必须满足以下条件：
1）过冷液体的相对起伏的存在，并提供了固相核胚。
2）成核引起的自由能，以减少体积，增加的界面自由能。为此，音量达到一定的大小，可以稳定地存在胚胎。
3）在过冷的液体，提供关键原材料的核电以上的能量波动和温度波动。
4）维持核电厂需要一定的过冷度。
5。的关键核，异相成核临界半径r非*均相成核临界半径R *表达相同的半径。之间的异质形核的临界形核功ΔG非均相成核的临界形核功ΔG也只相差的f（θ）的一个因素。 0°<θ<180°，0 <（θ）<1，因此V冠醚<V球，ΔG非* <ΔG平均*，因此，基板具有促进成核作用，非质量成核更容易比均相成核。
6。成核剂：首先应该是能够确保上述基体材料中形成的结晶相的良好的成核剂是尽可能小的润湿角θ，然后通过成核剂也应该是尽可能地维护在液态金属稳定的，并具有最大的表面积，和最佳的表面特性。
晶体生长由几个相互关联的过程的制约：
①界面生长动力学过程;
②传热过程;
③传质过程。
固 - 液界面微观结构
从微观尺度上的考虑，固体 - 液体界面可分为粗糙界面与流畅的界面，非小平面界面和一个小的平屏幕界面。
粗糙界面（非小平面界面）：固相侧的接口只有几个原子层的晶格位置占据约50％的固相原子。的几个原子层的粗糙区域实际上是液 - 固之间的过渡区。
光滑界面（小平面界面）接口侧的固相格，几乎所有的固相原子占据，只留下一个小的职位空缺数目;界面固相原子有少量的不稳定，分离出的固体相的原子，从而使整个光滑。
对于不同？α，对应于不同的界面结构，称为杰克逊准则。
当α≤2，该接口的平衡结构应该是约50％的点的位置是固相的原子所占据，因此是稳定的界面粗糙。
当α> 2的平衡结构的接口或只有少数的点的位置是被占领或基本上只留下少量的空间后，占用的位置。因此，在这种情况下，形成界面稳定化。 α越大，更光滑的界面。金属熔化熵的
绝大多数是小于2时，结晶过程中，固 - 液界面是粗糙界面。非金属的，并且该化合物的大多数的α值是大于2，如材料结晶，固 - 液界面的理由基本完整的晶体面地层界面组成。在铋，铟，锗，硅，和其他的半金属的情况下，是在两者之间的某处，例如物质的结晶，固 - 液界面往往有一个混合结构。
9。增长机制和增长速度的接口
1，持续增长的机制 - 粗糙界面的增长。较高的增长率。
二维成核生长机制 - 完整的增长持平的接口。的增长速度低于持续增长。
3，从缺陷的增长机制 - 非完整界面生长。 （1）螺旋位错生长;（2）旋转双胞胎增长;增长反映的双胞胎。的增长速度是比较快比二维成核生长速度仍较慢比连续增长。
10。溶质再分配和平衡分布系数
单相合金的结晶过程一般是一个固 - 液两相共存的温度间隔内完成。在任何点的区间内，共存的两个阶段有不同的成分。因此，结晶化过程中势必引起在固 - 液两相分离的组件的接口。同时，随温度降低而变化，晶体生长和传质过程的两相界面处的组件必然伴随着。通过这种方式，从成核开始，直到凝固结束，整个结晶过程中，固 - 液两相内部的持续过程中的溶质元素的重分布。我们称这种合金晶化过程中的溶质再分配。的
恒固相溶质浓度的液体相溶质浓度比和平衡被称为平衡分配系数。
11。平衡结晶的溶质再分配：
12固相无扩散，液体混合均匀 - Scheil公式
13。固相无扩散，液相只有有限的扩散：
最初的过渡阶段：在晶体生长初期的进一步富集溶质原子在界面前沿。溶质的富集的界面处的液相线温度降低，只有温度进一步降低时，接口，以便继续增长。这一时期的结晶特性：随着固 - 液界面，固 - 液两相的平衡浓度C * S和C * L持续上涨，界面温度下降。
稳定增长阶段：界面溶质扩散排出去同等质量的熔融，结晶将进入稳定增长的阶段。 CS * = C0，接口在前面。
后的过渡阶段：残留的液相中的溶质浓度的富集的末尾附近的增长不能向外扩散，所以接口的溶质富集前列进一步加剧的界面处的固体，液两相平衡的配合物的浓度，并进一步上升，以形成最终的过渡阶段的晶体生长。过冷
14。热过冷和组成的熔体过冷状态下的实际温度分布只取决于被称为热过冷。原因前面溶质再分配热熔组合物的固化温度的变化引起的接口太冷称为成分过冷。在
成分过冷条件：
15。最前沿的固 - 液界面的液态金属冷态结晶过程的影响
热过冷结晶过程
（1）界面前在平面上的增长没有热下冷的界面能的最低的宏观平坦的界面形态是稳定的。界面有时会产生任何预测内，一定会被熔化过热的熔体界面是最终仍然平坦的状态。这是界面的增长模式被称为一个单位的增长。对热流平行地向内延伸成柱状晶粒在每个晶体的生长。
（2）热枝晶生长在寒冷的：接口存在于前的大热过冷区。宏观平坦的界面形态是不稳定的。一旦接口偶尔产生一个突起，它必然和熔液的过冷度的程度越大接触迅速向前生长，形成一个主杆朝向熔融。主杆侧的结晶沉淀的潜热，使温度的升高，该距离仍然是过冷熔体，但也使相对侧的新的热过冷度，从而生长的二次分枝。同样，在二级分行可能会增长三分支，从而形成枝晶。的界面生长称为枝晶生长。如果GL <0中产生单向的成长过程中，得到的柱状枝晶; GL <0发生在免费的晶体生长过程中，将形成的等轴晶。成分过冷
2，一般单相合金晶体生长符合条件的结晶过程
（1）前面没有*的过面生长的接口：当
接口不存在前面太冷。接口将是平坦的增长长大。
（2）窄成分过冷区，在细胞生长
资格时，一般单相合金晶体生长，有一条窄窄的组件接口，在前面的过冷区。在狭窄的成分的冷区的作用是太不稳定平面接口破裂成稳定的，突出的圆形细胞和一个网格状的凹槽，被称为蜂窝接口由旋转抛物面构成的许多新的界面形态约。被称为细胞生长，和其在细胞生长的方式向蜂窝接口形成的晶体生长结果。每个蜂窝的枝晶的水平分量是很不均匀的，K0 <1合金具有最低的周围的细胞溶质含量逐渐增加。
（3）宽的组分是过冷区的枝晶生长
①柱状枝晶生长
在前面的过冷度的区域的组合物的界面逐渐变宽，与细胞突起伸展熔融进一步提出的前面逐渐变得不稳定，细胞生长成柱状枝晶生长。成分过冷区域足够大，二次枝晶的后续增长将*在前端的三个分支。这种不断分支组件是太寒冷的地区，迅速形成枝晶骨架。单相合金柱状晶粒生长是通过固相功耗的*的热增长。骨干朝向热流在相反的方向延伸的彼此平行的，在生长过程中的分支的高次相邻中继线往往是彼此连接的，配置在一个网格中网格构成的柱状枝晶特定板的材料的安排，使性能表现出较强的各向异性。
②等轴晶生长
当接口在前面的成分过冷区进一步扩大，成分过冷的巨大价值ΔTcm的最有效的基板，大量大于熔体中非均相成核的核所需的过冷度ΔT*非柱状晶体生长的同时，前面这部分的熔体的界面也发生了新的成核过程，并导致过冷熔体中的晶体（GL <0）的自由增??长，从而形成不同的方向等轴晶。的
等轴枝晶的存在时防止单向延伸的柱状区域，由于结晶过程是等轴晶区域，保持液体的内部推进。
因此，合金宏结晶状态，细胞生长的生长和柱状枝晶生长的平面是一个从墙上的晶体成核，从外到内的单向延伸生长，已知作为外生增长。等轴晶在熔体内部增长称为内生增长。进一步加大可见成分过冷区提示的外生增长向内生增长转变。显然，这种变化由该组件的大小被确定是太冷和杂质微粒异质形核能力，这两个因素。异物有一个大的成分过冷和约翰逊的核能力，有利于内生增长和等轴晶的形成。
16。的
大多数共晶合金的共晶合金的共生增长在一般情况下是共生结晶增长。结晶化，附着的超前相位的表面上沉淀的沉淀后，形成具有一个两阶段的共同生长界面双工芯;然后依靠的横向扩散的溶质原子在前面的两相之间的界面与每个其他连续相邻的另一阶段提供的两相在与向前生长合作，称为共生生长的生长所需的组件。
共生增长应满足两个基本条件：第一共晶对应的相似降水量和之后的析出相容易龙头表面核相，两相核心形成共生接口，第二个是横向扩散的溶质原子在前面的接口应该是能够确保等速生长的共晶相，共生生长继续进行。
17。离婚及离婚共晶
常见的两相共晶生长界面的共晶合金的生长，它们各自独立地在不同的速度，在时间和空间上彼此分离的两相的析出，从而所形成的组织共生成长共晶组织特征。这种非共生发展的称为离异共晶结晶生长，形成离异共晶组织称为。
在下列情况下，将离婚的共晶合金的几种不同形式的离异共晶结构的长晶和形成。
①由于两方面的原因一个阶段的大量的沉淀，另一个阶段，尚未开始结晶，形成晶界偏析离异共晶组织。
a）是系统本身的原因是：当该合金组合物的共晶点偏离很远，主晶相长得很大，一点残余液体共晶组成，类似膜分布在枝晶造成的。共晶转变时，在主晶相枝晶相继续增长，而另一相为单独留在枝晶间。
二）所造成的另一个阶段核的困难：合金偏离共晶成分，主晶相变大。如果另一个基板的初级阶段，或由于离开此相的析出被挡液体过冷度大，主相的成核继续增长，相对于其他的留在枝晶间相不能。
合金成分偏离共晶组合物，通过共晶反应更远的过冷度的需要较大，容易形成上述的离异共晶。
②领先阶段到另一个阶段的“光环”时，领先的片状结构相离异共晶结构的封闭形式。共晶的结晶过程中，有时在第二阶段环绕领先相生长和形成镶边外设层，外层称为“卤素”。一般认为，形成的光环是由于两个阶段的成核和生长率的差异造成的。
更容易发生这样卤代组织中的两相的性质不同的小面 - 小面共晶合金的
