第10讲固溶体合金的凝固及制造工艺与凝固组织

第十讲固溶体合金的凝固及制造工艺与凝固组织1.合金凝固考点再现：合金凝固的三种方式和平衡分配系数是这一部分仅有的两个知识点，但是到现在为止还没有出现在考试中，我们只能将其作为一般的小点，考察的可能性同样不大。考试要求：这一部分只是记忆就可以了，能够根据图形进行分辨就足够了。知识点平衡分配系数：任意温度下，溶质在固相中的浓度与在液相中的浓度之比。★★合金凝固三种典型的情况★★★平衡凝固不平衡凝固（1）固相内无扩散，液相内能达到完全均匀化（2）固相内无扩散，液相内只有扩散没有对流，溶质原子只能部分混合。2.成分过冷考点再现：在10年初试中的名词解释考到了成分过冷，在在前几年并没有考到这一部分，说明这对于命题老师来说是一个新的热点，虽然一般的情况来看，不大可能连续两年会出一样的题，但是可能性还是有的，所以大家还是要注意一下。考试要求：成分过冷可以出名词解释也可以出简答，对于我们来说还是要复习的全面一些，以较高的标准对待这一部分，毕竟这一部分不是那么多容易懂。知识点成分过冷：由于固溶体合金在凝固过程中界面前沿的液态成分有变化而产生的一个过冷区，称为成分过冷。★★★★如何解释与理解成分过冷现象。★★★★★我们知道，液相中含溶质量越多，熔点越低，界面上液体成分为x0/k0，熔点为T3，远离界面的液体成分为x0，熔点为T1，所以在界面附近的凝固温度并不是固定的，随着离界面距离的增加，从T3逐渐变化到T1，即曲线Te。如液相中的实际温度梯度为TL，则Te与TL交截部分都可以凝固。这就是成分过冷。我们需要注意的是，在正温度梯度下，固溶体合金成分过冷，是有可能产生树枝状生长的，这是针对固溶体合金而言的，而对于纯金属，只有负梯度才可以产生树枝状生长的。这一部分可能出简答题，也可能出现填空题或者判断题。影响成分过冷的最主要的三个因素？★★★1）钢锭或铸锭中的温度梯度，当温度梯度变得平缓时，GCRTL，有利于成分过冷区的形成。2）铸件的凝固速度越快，GCR越大，也有利于成分过冷区的形成。3）合金的凝固范围越大，越易成分过冷。3.凝固组织与偏析考点再现：在09年考试中，涉及到了铸件的凝固组织的三部分，可以算是重点内容，其他部分还没有在考研中出现，本人认为这些内容在最近几年出现的可能性是非常的大的，像这种点很清晰，并且答案很明确，并且在实际应用中很多涉及的部分命题老师应该是很喜欢的。考试要求：这一部分可能会出简答题，更有可能的是出填空题，对于我们复习来说要求不高，只要是将重要的知识点熟记就行了。知识点铸件的凝固组织分为（表层细晶区），（柱状晶生长区）和（中心等轴晶）三个组成部分。★★★★★★中心等轴晶如何形成？★★★（1）柱状晶在生长过程中由于铸锭内液体的对流，树枝被打碎，悬浮在液体中，在锭模中心的温度过冷到熔点以下时得以任意生长。（2）随着凝固过程的进行，锭模中心的温度梯度越来越平缓，合金容易产生成分过冷，大的成分过冷范围，使柱状晶停止生长，前方可能产生一些新的晶核。这道题简而言之可以归纳为一是对流，一个是过冷度，然后再扩展就可以了。如何获得细小的等轴晶？★★★（1）人工变质剂（2）轧制+退火处理偏析：凝固过程中产生的成分不均匀现象。★★★偏析分为宏观偏析和显微偏析★★★宏观偏析：宏观范围内的成分不均匀现象。★★显微偏析：晶粒内部的成分不均匀现象。★★显微偏析的消除：扩散退火★★★同学们，以上就是第十讲的主要内容，最重要的考点是成分过冷，其他考点还有凝固组织等，合金的凝固也是重要内容，好了这一讲就到这里。敬请关注天津大学材料学院金属专业研究生入学考试专业课金属材料科学基础第十一讲扩散定律