2.1铸件凝固组织的形成与控制.ppt

回顾uu凝固与结晶的区别uu结晶2个的必要条件uu熵值的概念以及表述uu粗糙界面与光滑界面uu吉布斯最小自由能判据2.1铸件凝固组织的形成与控制概念 铸件凝固组织：宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况，铸件的凝固组织是由合金的成分和铸造条件决定的。2.1.1铸件宏观凝固组织的特征及形成机理1.宏观组织的特征 铸件的宏观组织一般包括三个晶区：表面的细晶粒区、柱状晶粒区和内部等轴晶区。合金的性质和铸造条件的不同导致b、c的形成2.铸件宏观组织形成机理（1）表面细晶粒区的形成。传统理论认为，当金属浇入温度较低的铸型时，与铸型接触的一层金属液受到强烈激冷，产生很大的过冷而大量生核，这些晶核迅速长大并连接在一起，形成无方向性的表面细晶粒区。另外，游离晶游离晶的存在也是形成表面细晶粒区的来源。溶质再分配时，枝晶根部缩颈导致脱落或熔断产生溶质偏析、增加液态金属的流动有利于表面细晶粒区的形成。（2）柱状晶区的形成 柱状晶区是从表面细晶粒区形成并发展而来的。但也可能直接从型壁处长出甚至在内部等轴晶区形成。稳定的凝固壳层（表面细晶粒区）一旦形成以后，处在凝固界面前沿的晶粒在垂直型壁的单向热流作用下，便以枝晶状单向延伸生长。控制柱状晶继续发展的关键因素是：等轴晶区的出现（3）内部等轴晶区的形成 内部等轴晶区的形成是由于剩余熔体内晶核自由生长的结果；对于晶核的来源存在几种解释：a过冷熔体自发形核理论过冷熔体自发形核理论 该理论认为，随着凝固层向内推移，固相的热扩散能力削弱，液相中的溶质开始富集，使界面前方的成分过冷度增大，当成分过冷的过冷度大于非自发形核所需要的过冷度时，则产生晶核并长大，导致等轴晶的形成。b晶粒脱落、枝晶熔断和增殖理论晶粒脱落、枝晶熔断和增殖理论 c激冷晶粒卷入理论激冷晶粒卷入理论 浇铸过程中产生较大的过冷，从而产生大量的激冷晶粒随金属液的流动进入铸型中，如果浇铸温度不高，小晶体不会全部溶化而存留下来，逐渐长大称为等轴晶。d“结晶雨结晶雨”游离理论游离理论 在铸件凝固初期，液面处的过冷熔体中往往先产生大量的晶核并长大成小晶体，这些小晶体可能以“结晶雨”的方式从铸件顶部脱落，由于其密度比液态金属大，所以进入金属液中形成游离晶，称为等轴晶。（多发生在大型铸件凝固过程中）1.铸件结晶组织对铸件质量的影响 （1）决定逐渐组织和性能的主要因素：A柱状晶区的宽度和晶粒的大小 B等轴晶区的宽度和晶粒的大小原因：表面细晶粒区比较薄原因：表面细晶粒区比较薄2.1.2铸件宏观凝固组织的控制（2）优缺点(a)柱状晶：优点：优点：结晶后缩松缩松少，晶间杂质少，组织较致密，且性能有明显的方向性，纵向好，横向差；缺点：缺点：杂质元素被排斥在界面前沿的柱状晶和等轴晶的交界处，容易导致铸件的裂纹产生。缩松是指铸件最后凝固的区域没有得到液态金属或合金的补缩形成分散和细小的缩孔。（b）等轴晶优点：优点：晶界面积大，杂质和缺陷分布较分散，性能均匀没有方向性；缺点：缺点：枝晶发达，显微缩松较多，凝固后组织不致密。改进方法：细化等轴晶粒以改善其性能2.2.铸件宏观组织的控制铸件宏观组织的控制 主要控制的是柱状晶区与等轴晶区的比例，抑主要控制的是柱状晶区与等轴晶区的比例，抑制柱状晶的产生和生长，以获得等轴晶。制柱状晶的产生和生长，以获得等轴晶。具体措施具体措施（思考）：（思考）：提示：所有有利于晶粒产生、游离、增殖的因素或者措施均有利于扩大等轴晶区。2.1.2铸件宏观凝固组织的控制具体措施：（1）合理控制热力学条件 a降低浇注温度 （但不易过低）b合理浇注工艺 （增加金属液对型壁的冲刷）c合理控制冷却条件（过冷）d铸型性质 （表面光滑）（2）加入生核剂 a直接作为外加晶核的生核剂（直接作为形核衬底）b通过与熔体相互作用而产生非均质晶核的生核剂 （生成化合物，晶粒间良好的界面共格促进生核）c加入含成分过冷元素的生核剂（产生游离晶而细化晶粒）（3）动态晶粒细化 强化液相的流动可以促进游离晶的产生，主要手段：振动、搅拌和旋转。2.2液态金属在特殊条件下的凝固成形2.2.1快速凝固 一、快速凝固简介一、快速凝固简介二、快速凝固方法二、快速凝固方法三、快速凝固显微组织三、快速凝固显微组织四、金属玻璃四、金属玻璃uu 快速凝固的研究开始于快速凝固的研究开始于快速凝固的研究开始于快速凝固的研究开始于2020世纪世纪世纪世纪5050年代末年代末年代末年代末6060年代年代年代年代初，是在比常规工艺过程快得多的冷却速度或大初，是在比常规工艺过程快得多的冷却速度或大初，是在比常规工艺过程快得多的冷却速度或大初，是在比常规工艺过程快得多的冷却速度或大得多的过冷度下，合金以极快的凝固速率由液态得多的过冷度下，合金以极快的凝固速率由液态得多的过冷度下，合金以极快的凝固速率由液态得多的过冷度下，合金以极快的凝固速率由液态转变为固态的过程。转变为固态的过程。转变为固态的过程。转变为固态的过程。19601960年美国加州理工学院的年美国加州理工学院的年美国加州理工学院的年美国加州理工学院的P DuwezP Duwez等采用一种独等采用一种独等采用一种独等采用一种独特的熔体急冷技术，第一次使液态合金在大于特的熔体急冷技术，第一次使液态合金在大于特的熔体急冷技术，第一次使液态合金在大于特的熔体急冷技术，第一次使液态合金在大于10107 7K/sK/s的冷却速度下凝固。他们的发现，在世界的冷却速度下凝固。他们的发现，在世界的冷却速度下凝固。他们的发现，在世界的冷却速度下凝固。他们的发现，在世界的物理冶金和材料学工作者面前展开了一个新的的物理冶金和材料学工作者面前展开了一个新的的物理冶金和材料学工作者面前展开了一个新的的物理冶金和材料学工作者面前展开了一个新的广阔的研究领域。在快速凝固条件下，凝固过程广阔的研究领域。在快速凝固条件下，凝固过程广阔的研究领域。在快速凝固条件下，凝固过程广阔的研究领域。在快速凝固条件下，凝固过程的一些传输现象可能被抑制，凝固偏离平衡。经的一些传输现象可能被抑制，凝固偏离平衡。经的一些传输现象可能被抑制，凝固偏离平衡。经的一些传输现象可能被抑制，凝固偏离平衡。经典凝固理论中的许多平衡条件的假设不再适应，典凝固理论中的许多平衡条件的假设不再适应，典凝固理论中的许多平衡条件的假设不再适应，典凝固理论中的许多平衡条件的假设不再适应，成为凝固过程研究的一个特殊领域。成为凝固过程研究的一个特殊领域。成为凝固过程研究的一个特殊领域。成为凝固过程研究的一个特殊领域。一、快速凝固简介uu定义：快速凝固是指采用急冷技术或深过定义：快速凝固是指采用急冷技术或深过冷技术获得很高的凝固前沿推进速率的凝冷技术获得很高的凝固前沿推进速率的凝固过程。固过程。冷却条件冷却条件冷却条件冷却条件 冷却速率冷却速率冷却速率冷却速率/(/(K KS S-1-1)组织组织组织组织特征特征特征特征工工工工业业业业冷却速冷却速冷却速冷却速率率率率砂型砂型砂型砂型铸铸铸铸件和件和件和件和铸铸铸铸锭锭锭锭 10 10-3-3-10-100 0平衡条件的晶粒平衡条件的晶粒平衡条件的晶粒平衡条件的晶粒组织组织组织组织,如粗如粗如粗如粗树树树树枝晶枝晶枝晶枝晶,共晶和其他共晶和其他共晶和其他共晶和其他结结结结构。构。构。构。中等冷却速中等冷却速中等冷却速中等冷却速率率率率薄薄薄薄带带带带，模，模，模，模铸铸铸铸件，件，件，件，普通普通普通普通雾雾雾雾化粉末化粉末化粉末化粉末10100 0-10-103 3精精精精细显细显细显细显微微微微结结结结构构构构,如如如如细树细树细树细树枝晶枝晶枝晶枝晶,共晶和其他共晶和其他共晶和其他共晶和其他结结结结构。构。构。构。快速凝固快速凝固快速凝固快速凝固雾雾雾雾化化化化细细细细粉、粉、粉、粉、喷喷喷喷雾雾雾雾沉沉沉沉积积积积、电电电电子子子子束或激光玻璃束或激光玻璃束或激光玻璃束或激光玻璃化化化化处处处处理理理理10103 3-10-106 6特殊特殊特殊特殊显显显显微微微微结结结结构构构构,如如如如扩扩扩扩大固溶大固溶大固溶大固溶度，微晶度，微晶度，微晶度，微晶结结结结构，构，构，构，亚稳结亚稳结亚稳结亚稳结晶晶晶晶相，非晶相，非晶相，非晶相，非晶结结结结构。构。构。构。快速凝固快速凝固的目的的目的超细组织超细组织过饱和固溶体过饱和固溶体亚稳相或新的结晶相亚稳相或新的结晶相微晶、纳米晶或金属玻璃微晶、纳米晶或金属玻璃形成形成获得优异的获得优异的 强度、塑性、强度、塑性、耐磨性、耐腐蚀性耐磨性、耐腐蚀性 等。等。p快速凝固晶态合金的一般特点1.微观组织结构特点 微观组织细化微观组织细化 成分均匀化成分均匀化 缺陷密度增加（容易形成空位）缺陷密度增加（容易形成空位）形成新的亚稳相形成新的亚稳相2.主要性能特点 （1 1）由于晶粒细化和均匀，因而具有较高的强度、）由于晶粒细化和均匀，因而具有较高的强度、韧性和延展性；韧性和延展性；（2 2）过饱和固溶体的形成起到了很好的固溶强化）过饱和固溶体的形成起到了很好的固溶强化作用；作用；（3 3）位错密度的提高增加了位错强化作用；）位错密度的提高增加了位错强化作用；（4 4）快速凝固过程中形成的亚稳相起到较好的强）快速凝固过程中形成的亚稳相起到较好的强化和韧化作用。化和韧化作用。二、快速凝固方法u1.动力学急冷法动力学急冷法u2.热力学深过冷法热力学深过冷法动力学急冷法uu 在动力学急冷凝固技术中，根据熔体分离和在动力学急冷凝固技术中，根据熔体分离和冷却方式的不同，可以分成雾化技术、模冷技冷却方式的不同，可以分成雾化技术、模冷技术和表面熔化及沉积技术三大类。术和表面熔化及沉积技术三大类。原理原理：通过提高熔体凝固时的传热速率从而提通过提高熔体凝固时的传热速率从而提高凝固时的冷却速率，使熔体形核时间极短，高凝固时的冷却速率，使熔体形核时间极短，来不及在平衡熔点附近凝固而只能在远离平衡来不及在平衡熔点附近凝固而只能在远离平衡熔点的较低温度凝固，因而具有很大的凝固过熔点的较低温度凝固，因而具有很大的凝固过冷度和凝固速率。冷度和凝固速率。模冷技术uu模冷技术：使金属液接触固体冷源并以传导的方式散热模冷技术：使金属液接触固体冷源并以传导的方式散热模冷技术：使金属液接触固体冷源并以传导的方式散热模冷技术：使金属液接触固体冷源并以传导的方式散热而实现快速凝固。其主要特点是首先把熔体分离成连续而实现快速凝固。其主要特点是首先把熔体分离成连续而实现快速凝固。其主要特点是首先把熔体分离成连续而实现快速凝固。其主要特点是首先把熔体分离成连续或不连续的、界面尺寸很小的熔体流，然后使熔体流与或不连续的、界面尺寸很小的熔体流，然后使熔体流与或不连续的、界面尺寸很小的熔体流，然后使熔体流与或不连续的、界面尺寸很小的熔体流，然后使熔体流与旋转或固定的、导热良好的冷模或基底迅速接触而冷却旋转或固定的、导热良好的冷模或基底迅速接触而冷却旋转或固定的、导热良好的冷模或基底迅速接触而冷却旋转或固定的、导热良好的冷模或基底迅速接触而冷却凝固。凝固。凝固。凝固。模冷技术枪法双活塞法熔体旋转法平面流铸造法表面熔化与沉积技木熔体提取法急冷模法雾化技术uu 雾化技术是指采用某种措施将熔体分离雾雾化技术是指采用某种措施将熔体分离雾化，同时通过对流的冷却方式凝固，其主化，同时通过对流的冷却方式凝固，其主要特点是在离心力、机械力或高速流体冲要特点是在离心力、机械力或高速流体冲击力等作用下分散成尺寸极小的雾状熔滴击力等作用下分散成尺寸极小的雾状熔滴在气流或冷模接触中迅速冷却凝固。在气流或冷模接触中迅速冷却凝固。流体雾化法流体雾化法雾化技术雾化技术离心雾化法离心雾化法机械雾化法机械雾化法热力学深过冷快速凝固uu热力学深过冷热力学深过冷是指通过各种有效的净化手段避免或消除金属或合金液中的异质晶核的形核作用，增加临界形核功、抑制均质形核作用，使得液态金属或合金获得在常规条件下难以达到的过冷度。采用这种技术,可以在冷速不高的情况下获得很大的凝固过冷度。因此,热力学深过冷非平衡凝固在理论上不受熔体体积限制，是实现大体积熔体非平衡凝固的有效方法。热力学深过冷方法uu1、微小液滴法微小液滴法uu2、乳化、乳化-热分析热分析法法uu3、落管法、落管法uu4、电磁悬浮熔炼法、电磁悬浮熔炼法uu5、微重力法、微重力法uu6、固液固液两相区法两相区法uu7、循环过热法、循环过热法uu8、玻璃熔、玻璃熔体体净化法净化法uu9、复合净化法、复合净化法uu乳化乳化乳化乳化-热分析热分析热分析热分析法的基本思想是在惰性环境（惰性基法的基本思想是在惰性环境（惰性基法的基本思想是在惰性环境（惰性基法的基本思想是在惰性环境（惰性基础或惰性悬浮溶液）中，随着液体分散程度的提础或惰性悬浮溶液）中，随着液体分散程度的提础或惰性悬浮溶液）中，随着液体分散程度的提础或惰性悬浮溶液）中，随着液体分散程度的提高，有效形核衬底逐渐被孤立于少数液滴中，大高，有效形核衬底逐渐被孤立于少数液滴中，大高，有效形核衬底逐渐被孤立于少数液滴中，大高，有效形核衬底逐渐被孤立于少数液滴中，大部分液滴保持分离并且不包含异质核心，这部分部分液滴保持分离并且不包含异质核心，这部分部分液滴保持分离并且不包含异质核心，这部分部分液滴保持分离并且不包含异质核心，这部分液滴将会表现出深过冷行为，其原理见下图。液滴将会表现出深过冷行为，其原理见下图。液滴将会表现出深过冷行为，其原理见下图。液滴将会表现出深过冷行为，其原理见下图。uu落管法：通过电磁悬浮熔炼、电子束或其他方法熔化落管法：通过电磁悬浮熔炼、电子束或其他方法熔化落管法：通过电磁悬浮熔炼、电子束或其他方法熔化落管法：通过电磁悬浮熔炼、电子束或其他方法熔化金属，随后金属熔体在真空或通入保护性气体的管中金属，随后金属熔体在真空或通入保护性气体的管中金属，随后金属熔体在真空或通入保护性气体的管中金属，随后金属熔体在真空或通入保护性气体的管中自由下落冷却凝固。自由下落过程中，金属或合金液自由下落冷却凝固。自由下落过程中，金属或合金液自由下落冷却凝固。自由下落过程中，金属或合金液自由下落冷却凝固。自由下落过程中，金属或合金液避免与器壁相接触，同时又具有微重力凝固的特征，避免与器壁相接触，同时又具有微重力凝固的特征，避免与器壁相接触，同时又具有微重力凝固的特征，避免与器壁相接触，同时又具有微重力凝固的特征，因而可以获得深过冷。因而可以获得深过冷。因而可以获得深过冷。因而可以获得深过冷。uu电磁悬浮熔炼法：通过选择合适的线圈形状及输出频电磁悬浮熔炼法：通过选择合适的线圈形状及输出频电磁悬浮熔炼法：通过选择合适的线圈形状及输出频电磁悬浮熔炼法：通过选择合适的线圈形状及输出频率，使试样在电磁力作用下处于悬浮装态，再通入率，使试样在电磁力作用下处于悬浮装态，再通入率，使试样在电磁力作用下处于悬浮装态，再通入率，使试样在电磁力作用下处于悬浮装态，再通入HeHe、ArAr、HH2 2等保护气氛，通过感应加热熔化，控制等保护气氛，通过感应加热熔化，控制等保护气氛，通过感应加热熔化，控制等保护气氛，通过感应加热熔化，控制凝固从而实现深过冷。凝固从而实现深过冷。凝固从而实现深过冷。凝固从而实现深过冷。uu微重力法：利用太空中微重力场和高真空条件，使液微重力法：利用太空中微重力场和高真空条件，使液微重力法：利用太空中微重力场和高真空条件，使液微重力法：利用太空中微重力场和高真空条件，使液态金属自由悬浮于空中实现无坩埚凝固，从而获得深态金属自由悬浮于空中实现无坩埚凝固，从而获得深态金属自由悬浮于空中实现无坩埚凝固，从而获得深态金属自由悬浮于空中实现无坩埚凝固，从而获得深过冷。过冷。过冷。过冷。uu固液固液固液固液两相区法：将合金熔体过热，然后冷却至固液两两相区法：将合金熔体过热，然后冷却至固液两两相区法：将合金熔体过热，然后冷却至固液两两相区法：将合金熔体过热，然后冷却至固液两相区，使也想在先析出相的包裹下结晶而获得深过冷。相区，使也想在先析出相的包裹下结晶而获得深过冷。相区，使也想在先析出相的包裹下结晶而获得深过冷。相区，使也想在先析出相的包裹下结晶而获得深过冷。循环过热法：在非晶态坩埚或形核触发作用较小的循环过热法：在非晶态坩埚或形核触发作用较小的循环过热法：在非晶态坩埚或形核触发作用较小的循环过热法：在非晶态坩埚或形核触发作用较小的坩埚中对纯金属或合金进行坩埚中对纯金属或合金进行坩埚中对纯金属或合金进行坩埚中对纯金属或合金进行“加热熔化加热熔化加热熔化加热熔化-过热保过热保过热保过热保护护护护-冷却凝固冷却凝固冷却凝固冷却凝固”循环处理，金属中的异质形核核循环处理，金属中的异质形核核循环处理，金属中的异质形核核循环处理，金属中的异质形核核心通过熔化、分解和蒸发等途径消失或钝化从而心通过熔化、分解和蒸发等途径消失或钝化从而心通过熔化、分解和蒸发等途径消失或钝化从而心通过熔化、分解和蒸发等途径消失或钝化从而失去衬底作用获得熔体的深过冷。失去衬底作用获得熔体的深过冷。失去衬底作用获得熔体的深过冷。失去衬底作用获得熔体的深过冷。uu玻璃熔玻璃熔玻璃熔玻璃熔体体体体净化法：在熔融玻璃的包覆下进行熔炼，净化法：在熔融玻璃的包覆下进行熔炼，净化法：在熔融玻璃的包覆下进行熔炼，净化法：在熔融玻璃的包覆下进行熔炼，液态金属中的夹杂物在被玻璃熔体物理吸附的同液态金属中的夹杂物在被玻璃熔体物理吸附的同液态金属中的夹杂物在被玻璃熔体物理吸附的同液态金属中的夹杂物在被玻璃熔体物理吸附的同时，还可以与玻璃中的某些组元相互作用形成低时，还可以与玻璃中的某些组元相互作用形成低时，还可以与玻璃中的某些组元相互作用形成低时，还可以与玻璃中的某些组元相互作用形成低熔点化合物进入溶剂中，达到消除异质核心的目熔点化合物进入溶剂中，达到消除异质核心的目熔点化合物进入溶剂中，达到消除异质核心的目熔点化合物进入溶剂中，达到消除异质核心的目的。的。的。的。uu复合净化法：复合净化法：复合净化法：复合净化法：uu（1 1）循环过热和玻璃净化相结合的方法）循环过热和玻璃净化相结合的方法）循环过热和玻璃净化相结合的方法）循环过热和玻璃净化相结合的方法uu（2 2）循环过热、循环过热、循环过热、循环过热、熔融玻璃熔融玻璃熔融玻璃熔融玻璃、化学气氛、化学气氛、化学气氛、化学气氛净化净化净化净化相结相结相结相结合的复合净化法合的复合净化法合的复合净化法合的复合净化法uu（3 3）循环过热与）循环过热与）循环过热与）循环过热与电磁电磁电磁电磁悬浮熔炼相结合悬浮熔炼相结合悬浮熔炼相结合悬浮熔炼相结合的方法的方法的方法的方法u一、显微结构特征 加快冷却速度和凝固速率所引起的组织及结构特征可以非常近似地用图6-19来表示。三、快速凝固显微组织 在过冷不断加深的过程中，合金的组织及结构主要发生的新变化为：uu1、扩大了固溶极、扩大了固溶极限限 表中汇集了快速凝固的铝合金中所达到的溶质固溶量数据。表中汇集了快速凝固的铝合金中所达到的溶质固溶量数据。在诸如在诸如AlCAlCu u、AlSAlSi i、AlMgAlMg等合金中，所达到的固溶量不等合金中，所达到的固溶量不仅大大超过了最大的平衡固溶极限，并且超过了平衡共晶点的成仅大大超过了最大的平衡固溶极限，并且超过了平衡共晶点的成分，即在平衡共晶点成分的合金中，通过快速凝固，形成了单相分，即在平衡共晶点成分的合金中，通过快速凝固，形成了单相的铝固溶体组织。的铝固溶体组织。表表8-38-3是铁基置换固溶体中，通过快速凝固是铁基置换固溶体中，通过快速凝固后所获得的合金元素溶解度。后所获得的合金元素溶解度。由此可见：无论是铝合金还是钢，快速凝固均使溶质元由此可见：无论是铝合金还是钢，快速凝固均使溶质元素的固溶量获得了显著的扩大。扩大的幅度，在不同的合金素的固溶量获得了显著的扩大。扩大的幅度，在不同的合金系中是不相同的，这决定于不同的热力学和动力学条件。系中是不相同的，这决定于不同的热力学和动力学条件。2.细化凝固组织细化凝固组织 快速凝固合金具有比常规合金低几个数量级的晶粒快速凝固合金具有比常规合金低几个数量级的晶粒尺寸，尺寸，一般一般为为0.11.0um0.11.0um，在，在AgCu(wAgCu(wcucu5050)合金中合金中，观察，观察到细至到细至30nm30nm的晶粒。超细铸态晶粒成为的晶粒。超细铸态晶粒成为快速凝固合金在组织上的又一个重要特征，这显然是在快速凝固合金在组织上的又一个重要特征，这显然是在很大的过冷度下达到很高的形核率的结果。当在快速凝很大的过冷度下达到很高的形核率的结果。当在快速凝固的合金中出现第二相或夹杂物时，其晶粒尺寸也相应固的合金中出现第二相或夹杂物时，其晶粒尺寸也相应地细化。地细化。3.极少偏析和无偏析极少偏析和无偏析 在在以高生长速率进行凝固的合金中，如处于平界面以高生长速率进行凝固的合金中，如处于平界面的相对稳定或溶质完全截留的状态，则形成无任何显微的相对稳定或溶质完全截留的状态，则形成无任何显微偏析的单相组织。在溶质完全截留时，在整个合金的宏偏析的单相组织。在溶质完全截留时，在整个合金的宏观体积范围内，都不存在任何形式的偏析。在许多快速观体积范围内，都不存在任何形式的偏析。在许多快速凝固合金中，尽管显微组织仍由胞状晶或胞状树枝晶组凝固合金中，尽管显微组织仍由胞状晶或胞状树枝晶组成，但由于溶质固溶极限的扩大和晶粒的大大细小，因成，但由于溶质固溶极限的扩大和晶粒的大大细小，因此与胞此与胞/枝晶生长相联系的显微偏析的分散度也大大提枝晶生长相联系的显微偏析的分散度也大大提高，显著地改善了显微组织和化学均匀性。高，显著地改善了显微组织和化学均匀性。uu4.形成亚稳相形成亚稳相或新的结晶相或新的结晶相 在快速凝固的合金中，除了出现亚稳的过饱和在快速凝固的合金中，除了出现亚稳的过饱和固溶体外，还会形成其它的亚稳相。这些亚稳相的固溶体外，还会形成其它的亚稳相。这些亚稳相的晶体结构可能与平衡状态图上相邻的某一中间相的晶体结构可能与平衡状态图上相邻的某一中间相的结构极为相似，因此可看作是快速冷却和达到大的结构极为相似，因此可看作是快速冷却和达到大的过冷条件下，中间的亚稳浓度范围扩大的结果。另过冷条件下，中间的亚稳浓度范围扩大的结果。另一方面，形成某些在平衡相图上完全不出现的亚稳一方面，形成某些在平衡相图上完全不出现的亚稳相。相。uu5.高的点缺陷密度高的点缺陷密度 固态金属中点缺陷的密度随着温度的上升而增大。金属熔化以后，在液态下上述关系已失去了确切的含义。由于原子有序排列程度的突然降低，液态金属中的“缺陷密度”当然要比同温度下的固态金属高得多，而在快速凝固的过程中，则会较多地保存在固态金属中。四、金属玻璃uu金属玻璃（也称金属玻璃（也称非晶态合金非晶态合金非晶态合金非晶态合金）是）是DuwezDuwez等人在等人在19601960年首先发现的，他们通过对熔融年首先发现的，他们通过对熔融Au80Si20Au80Si20合金合金快速冷淬快速冷淬快速冷淬快速冷淬获得了金属玻璃。获得了金属玻璃。金属玻璃保留了液态金属的短程有序金属玻璃保留了液态金属的短程有序金属玻璃保留了液态金属的短程有序金属玻璃保留了液态金属的短程有序的类似原子簇的结构的类似原子簇的结构的类似原子簇的结构的类似原子簇的结构 ，微观组织中不，微观组织中不，微观组织中不，微观组织中不存在晶界、位错和偏析等缺陷，其结构存在晶界、位错和偏析等缺陷，其结构存在晶界、位错和偏析等缺陷，其结构存在晶界、位错和偏析等缺陷，其结构类似于普通玻璃类似于普通玻璃类似于普通玻璃类似于普通玻璃 。快速凝固的Al-Fe-V-Si合金组织 金属玻璃的拉伸强度可高达金属玻璃的拉伸强度可高达 3 4GPa，并具有很好的耐腐蚀性能、优，并具有很好的耐腐蚀性能、优异的软磁性能、优良的超导性能、较高异的软磁性能、优良的超导性能、较高的热稳定性和较低的表面活性，已经或的热稳定性和较低的表面活性，已经或可望应用于机械结构材料、磁性材料、可望应用于机械结构材料、磁性材料、声学材料、仿生材料、光学材料、体育声学材料、仿生材料、光学材料、体育器材以及电子材料等多个方面。器材以及电子材料等多个方面。能否发生玻璃化转变的影响因素主要能否发生玻璃化转变的影响因素主要有冷却速率、形核密度和材料特性。有冷却速率、形核密度和材料特性。对应于一定的合金熔体，欲发生玻璃对应于一定的合金熔体，欲发生玻璃化转变需要有足够高的冷却速率。化转变需要有足够高的冷却速率。uu金属玻璃金属玻璃的的性能特点：性能特点：（1 1）力学性能方面：具有极高的强度及硬度、较好的韧性；）力学性能方面：具有极高的强度及硬度、较好的韧性；（2 2）由于非晶态合金中没有晶界、位错、夹杂物相等显微缺）由于非晶态合金中没有晶界、位错、夹杂物相等显微缺陷，因此铁、钴、镍基的金属玻璃具有十分良好的软磁性能，陷，因此铁、钴、镍基的金属玻璃具有十分良好的软磁性能，它们的铁芯损耗仅为晶态合金的几分之一，是优异磁性器件它们的铁芯损耗仅为晶态合金的几分之一，是优异磁性器件材料。材料。（3 3）具有零电阻温度系数）具有零电阻温度系数 （4 4）良好的耐蚀性能，优异的化学性能。）良好的耐蚀性能，优异的化学性能。（5 5）非晶合金还有可能成为很有希望的褚氢及超导材料。）非晶合金还有可能成为很有希望的褚氢及超导材料。谢 谢！