《材料科学基础》课程教学资源（PPT课件）第8章 凝固与结晶 Solidification and Crystallization 8.2 固溶体合金的结晶

第8章凝固与结晶Solidification and Crystallization8.1凝固与结晶的基础理论8.1.1液态结构（Liquid-statestructure）8.1.2结晶的热力学条件和过冷度8.3共晶合金的8.1.3结晶过程（Crystallizationprocess）结晶8.1.4均匀形核（Homogeneousnucleatio8.1.5非均匀形核（Heterogeneousnuclea8.4无机非金属8.1.6晶体长大（Crystalgrowth）材料的液-固相变8.2固溶体合金的结晶8.5高分子材料8.2.1固溶体合金的结晶特点的凝固8.2.2固溶体合金的平衡结晶8.2.3固溶体合金的非平衡结晶8.2.4固溶体非平衡结晶时溶质的再分配8.2.5成分过冷（Constituationsupercooling）

第8章 凝固与结晶 Solidification and Crystallization 8.1 凝固与结晶的基础理论 8.1.1 液态结构 (Liquid-state structure) 8.1.2 结晶的热力学条件和过冷度 8.1.3 结晶过程 (Crystallization process) 8.1.4 均匀形核（Homogeneous nucleation） 8.1.5 非均匀形核（Heterogeneous nucleation） 8.1.6 晶体长大 (Crystal growth) 8.2 固溶体合金的结晶 8.2.1 固溶体合金的结晶特点 8.2.2 固溶体合金的平衡结晶 8.2.3 固溶体合金的非平衡结晶 8.2.4 固溶体非平衡结晶时溶质的再分配 8.2.5 成分过冷（Constituation supercooling） 8.3 共晶合金的 结晶 8.4 无机非金属 材料的液-固相变 8.5 高分子材料 的凝固

问题：1.固溶体与纯金属结晶异同点？？？2.非平衡结晶与平衡结晶？？3.非平衡凝固时L和α中浓度变化？L和α的相对量？？（非平衡凝固杠杆定律？？）如何提纯合金---区域提纯）？？T(℃)1455ToLHL24.熔点随成分的12T-L2L3T1T3L4L3T.L505T变化？？？+00s1083a成分过冷？？NiCuaX4CoCBNi%固溶体合金的结晶

问题: ▪ 1.固溶体与纯金属结晶异同点？？？ ▪ 2.非平衡结晶与平衡结晶?? ▪ 3.非平衡凝固时L和α中浓度变化？ ▪ L和α的相对量？？（非平衡凝固杠杆定律？？） ◆如何提纯合金-区域提纯）？？ ▪ 4. 熔点随成分的 变化？？？ ▪ 成分过冷？？

问题一:结晶异同点？？？固溶体条件?过程？纯金属温度(℃)0~11455Tm471~2T-TL+o.2~31083时间3极快速冷却aNiCuXCNi%

问题一: ▪ 固溶体 ▪ 纯金属 ▪ 结晶异同点？？？ ▪ 过程？条件？

8.2固溶体合金的结晶8.2.1固溶体合金结晶特点T(℃)0~11455①结晶在一定a温度范围；1~2112+02~31083②溶质重新分布；生成固相与原液相13aNiCuXc成分不同。Ni%浓度（成分）起伏1.温度场溶液中微小体积的成分偏离溶液2.浓度场平均成分，且处于时起时伏状态

8.2 固溶体合金的结晶 8.2.1 固溶体合金结晶特点 1.温度场； 2.浓度场 ▪ 浓度（成分）起伏： ▪ 溶液中微小体积的成分偏离溶液 平均成分，且处于时起时伏状态。 ①结晶在一定 温度范围； ②溶质重新分布； 生成固相与原液相 成分不同

固溶体/纯金属结晶的异同点纯金属结晶固溶体结晶形核和长大过程，浓度场温度场；形核:ZoLi结构起伏，aiTL202T-能量起伏L3d3TL41T过冷度05TT长大:a原子扩散。ACoCB固溶体合金的结晶

固溶体/纯金属结晶的异同点 纯金属结晶： 固溶体结晶： ▪ 形核和长大过程； 温度场；浓度场 ▪ 形核： 结构起伏、 能量起伏、 过冷度 ▪ 长大: 原子扩散

问题二:平衡结晶2非平衡结晶T(℃)0~11455a1~2T+02~31083aSaNiXCCuNi%

问题二 : ▪ 平衡结晶 ▪ 非平衡结晶 ▪ ？？？

8.2.2固溶体合金平衡结晶平衡结晶：缓慢冷却，组元间互扩散充分每个阶段都达到平衡相的均匀成份形核→相界平衡→扩散破坏平衡→长大→相界平衡。TL1aαi>成分均匀固溶体。L2dnTL30.31d4T051TaBACoCB固溶体合金的结晶

8.2.2 固溶体合金平衡结晶 ▪ 平衡结晶：缓慢冷却，组元间互扩散充分， 每个阶段都达到平衡相的均匀成份。 ➢形核→相界平衡→扩散破坏 平衡→长大→相界平衡。 ➢成分均匀固溶体

8.2.3固溶体合金非平衡结晶TAL1αTL2aP2L30203T3013-TTQ:Tsas5a跑步归来..ACo中固溶体合金的结晶ca ca cacaco固相平均成份线

固相平均成份线 8.2.3 固溶体合金非平衡结晶

非平衡结晶的结果！富A区宫B区晶内偏析（枝晶偏析）一个晶粒内部出现的成份不均匀现象。（微观偏析）

▪ 晶内偏析（枝晶偏析） ▪ 一个晶粒内部出现的 成份不均匀现象。 （微观偏析） 非平衡结晶的结果：

影响晶内偏析的因素：冷却速度a、元素的扩散能力5.相图上液相线与固相线之间的水平距离TA枝晶偏析1L1ai7L202P?L0013T-05T0ACoCB固溶体合金的结晶Cu-Ni合金

影响晶内偏析的因素: ▪ a、冷却速度 ▪ b、元素的扩散能力 ▪ c、相图上液相线与固相线之间的水平距离。 Cu-Ni合金 ▪ 枝晶偏析