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正文:
凝固过程中形成的固相可以呈现不同的形态并具有很宽的尺度
范围。树枝晶是大多数合金中的主要组织形态,而实际应用中也有
不少是共晶(eutectic)合金。共晶的形态特征是两个或多个相从液
相中同时形成。由于共晶合金通常具有与纯
金属相当的优良的铸造
性能以及在固态下表现出的良好的综合性能,铸造合金的成分往往
接近共晶成分。
规则和不规则共晶
由于共晶合金由多个相组成,因而其形态的几何排列形式有多
种变化。就共晶中存在的相的数量而言,已经发现有多达四个相同
时生长的情形。而应用最多的还是两相共晶。因此,这里仅讨论两
相共晶。
这种固液界面两侧成分的差异总是导致合金凝固后的成分不均匀
,称为偏析(segregation)。要注意的是,固液界面前沿液相中的
溶质分布也导致出现各种各样的生长形态,而这些形态又反过来决
定着固相中的溶质分布。
微观偏析、枝晶间析出相(precipitates)
以及缩孔(porosity)都是由此产生的。
由于溶质还可以通过扩散或对流(或者两种方式兼有)输运,因
此,偏析的类型根据所涉及的过程的不同而各不相同。与扩散过程
相比,对流能够大范围输运溶质,因而会造成宏观偏析,即与大铸
件尺寸相当范围内的成分变化。如前言中所述,本书不涉及对流问
题,这里仅重点讨论一下微观偏析④。微观偏析取决于固、液两相
中的扩散并与枝晶的形态和尺度有关。认识这一现象是解释凝固过
程对铸件或焊接件机械性能影响的关键。此外,合金局部成分变化
会引起各部位腐蚀倾向的差异,因此,借助于微观偏析,可以显示
出任何已凝固合金的原始组织。
晶体的形态差异使微观偏析更为复杂化,为了理解枝晶范围的
微观偏析,我们先来分析一下一个等截面的棒状试样以平面状固液
界面定向凝固时的溶质分配情况。在这种特定情况下,所有的变化
都只当做一维来处理,因而更容易分析。一旦完全理解了这种情况
,就可以利用其结果,并把微小体积元中发生的变化想象成与定向
凝固时的一样,来定性研究那些更复杂的情况
出自http://www.bjsgyq.com/
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