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純金屬的結(jié)晶過程
微觀結(jié)構(gòu)變化觀察
顯微鏡
純金屬的結(jié)晶過程結(jié)晶也是一種相變過程。
當(dāng)液體金屬冷卻到凝固溫度以下時(shí),首先在液體中形成晶核,
然后晶核不斷長(zhǎng)大成為晶體,直至液體金屬全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w。
金屬的結(jié)晶過程示意圖1
(1)晶核的形成結(jié)晶開始時(shí),在液態(tài)金屬中存在著許
多微小的有規(guī)則排列的原子團(tuán)。這些原子團(tuán)時(shí)聚時(shí)散,是不
穩(wěn)定的.在過冷條件下這些原子團(tuán)得到了結(jié)晶的動(dòng)力,便逐
漸長(zhǎng)大形成結(jié)晶核心。簡(jiǎn)稱晶核。
晶核的形成(簡(jiǎn)稱形核)有兩種方式。
一是在均一的純金屬液體內(nèi),由許多微小的原子團(tuán)直接萌生出
晶核,叫自發(fā)形核。
二是由于金屬液體中有異質(zhì)的固態(tài)小質(zhì)點(diǎn)(例如難熔氧化物等)
存在,致使金屬原子依附在小質(zhì)點(diǎn)的表面而形核,稱為非自
發(fā)形核。實(shí)際生產(chǎn)中金屬結(jié)晶主要依靠非自發(fā)形核。
(2)晶核的長(zhǎng)大在已成晶核和液體金屬之間的相界面
上是粗糙不平的,存在著很多原子空位,因此液態(tài)金屬的原
子很容易在這個(gè)凹凸不平的界面上堆積起來(lái),逐漸長(zhǎng)大。
晶核長(zhǎng)大往往是按照樹枝狀形式長(zhǎng)大的。因?yàn)樵诮饘僖?/div>
體內(nèi)部存在著一些雜質(zhì),雜質(zhì)周圍小體積內(nèi)的液體過冷度比
較大,故晶核表面微小凸起部分就會(huì)向液體中過冷度較大的
區(qū)域生長(zhǎng),這樣就形成了一次晶軸。在這些一次晶軸的側(cè)面
又會(huì)長(zhǎng)出分軸(二次軸),依此類推,這些晶軸彼此交錯(cuò)成樹
枝狀晶體,叫“枝晶”(如圖2),與此同時(shí)液體中又
不斷有新的晶核形成并長(zhǎng)大,直至相鄰枝晶骨架相
遇,晶軸間的液體金屬完全消失,結(jié)晶過程即告結(jié)束。
3.細(xì)化晶粒的方法實(shí)驗(yàn)證明,晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能有很大影響,
晶粒越細(xì)金屬的強(qiáng)度和韌性越好,反之則力學(xué)性能越差。
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