运城学院：《材料科学基础》课程电子教案（PPT教学课件）第六章 纯晶体的凝固 THE SOLIDIFICATION OF MATERIALS

第六章纯晶体的凝固 THE SOLIDIFICATION OF MATERIALS 液态结构与晶体凝固的条件 材料凝固时晶体的形核 材料凝固时晶体的生长及长大形态 凝固理论的应用举例

第六章 纯晶体的凝固 THE SOLIDIFICATION OF MATERIALS 液态结构与晶体凝固的条件 材料凝固时晶体的形核 材料凝固时晶体的生长及长大形态 凝固理论的应用举例

物质由液态转变为固态的过程称为凝固。 晶体：液态转变为晶态，称为结晶 凝固 非晶体：材料在凝固过程中逐渐变硬 相一结构相同，性质相同，聚集状态相同的均匀体 相变一相与相之间的转变

相—— 物质由液态转变为固态的过程称为凝固。 凝固 晶体：液态转变为晶态，称为结晶 非晶体：材料在凝固过程中逐渐变硬 结构相同，性质相同，聚集状态相同的均匀体 相变——相与相之间的转变

第一节液态结构与晶体凝固的 条件 液态金属的特征 结晶的微观现象 结晶的宏观现象 金属结晶的基本条件

第一节 液态结构与晶体凝固的 条件 液态金属的特征 结晶的微观现象 结晶的宏观现象 金属结晶的基本条件

液态金属的特征 1.结构与性质 短程有序，长程无序 游动的原子团 8 00 。0 8

一、液态金属的特征 短程有序，长程无序 ——游动的原子团 1. 结构与性质

这种短程有序原子团称为晶胚。 此消彼长，时聚时散 结构起伏和能量起伏 能量差异大，且不断变化

这种短程有序原子团称为晶胚。 此消彼长，时聚时散 结构起伏和能量起伏 能量差异大，且不断变化

1.结构与性质 体积大：原子间距大1~1.5%，体积膨胀3~5% 原子混乱度大一熵值大 与固体 键合性质相似，仅配位数小 相比 扩散系数大 原子振动能量大，频率高 用衍射法测得的金属液态和固态的结构数据的比较 液 态 固 态 金 属 原子间距/nm 配位数 原子间距/nm 配位数 Al 0.296 10~11 0.286 12 Zn 0.294 11 0.265,0.294 6+6 Cd 0.306 8 0.297,0.330 6+6 Au 0.286 11 0.288 12 Bi 0.322 7~8 0.309,0.346 3+3

体积大 ：原子间距大1 ~ 1.5%，体积膨胀 3 ~ 5% 原子混乱度大 —— 熵值大 键合性质相似，仅配位数小 扩散系数大 原子振动能量大，频率高 1. 结构与性质 与固体 相比

2.结构特点 )热运动激烈，能量差异大，且不断变化， 能量不均匀 能量起伏 2)原子团时聚时散，时大时小，此起彼 伏 一结构起伏

2. 结构特点 1） 热运动激烈，能量差异大，且不断变化， 能量不均匀 ——能量起伏 2） 原子团时聚时散，时大时小，此起彼 伏 ——结构起伏

二、金属结晶的微观现象 形核一长大

二、金属结晶的微观现象 形核 —— 长大

三、金属结晶的宏观现象 1.冷却曲线与金属结晶温度 电 金属液体降温 热电偶 至T.并不开始结晶 降温至T开始结晶 恤温器(00) y记录仪 温度回升至接近Tm 热分析法测量冷却曲线 T(℃】 恒温结晶 液体减少固体增多 (3 4 结晶结束（液体耗尽） 温度再次下降

三、金属结晶的宏观现象 1. 冷却曲线与金属结晶温度

Tm:理论结晶温度 AT (C) (1D T。:实际结晶温度 (2)温度回升： (3 结晶潜热释放 4 (3)平台： T。 体系散热=结晶潜热释放 吉布斯(Gibbs)相律： f=c(组元数)一卫 (相数)+1 =1一2+1=0 即自由度=0 恒温结晶 且 结晶温度<Tm (4)固体降温