離心壓力下凝固組織形成熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、離心壓力和整體壓力一樣也會(huì)改變合金或金屬凝固時(shí)的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)條件，但是離心壓力是梯度壓力，不同的離心半徑和旋轉(zhuǎn)速度下，壓力是不同的，所以對熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的影響都有其特殊性。
　　對于凝固收縮的合金或金屬，熱力學(xué)上的影響主要有：離心壓力導(dǎo)致熔點(diǎn)升高，造成相對過冷度增大，離旋轉(zhuǎn)中心越遠(yuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度越高，熔點(diǎn)的增量越大，增加的過冷度就越多，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到8000rpm，離心半徑為2m，Al、Ti、Mg、Cd、Cu、Sn、Zn的過冷度分別

2、可以達(dá)到227.984、187.376、178.756、847.96、368.004、326.132、401.872K，除了鈦和鎂，離心壓力造成的過冷度超過其勻質(zhì)形核的過冷度最大值；隨著旋轉(zhuǎn)速度和離心半徑的增大，臨界形核功和臨界形核半徑減少的越多，越有利于在外側(cè)的金屬或合金的凝固，以錫、銅為例，當(dāng)轉(zhuǎn)速為6000rpm，離心半徑2m，外側(cè)Sn的臨界形核半徑是旋轉(zhuǎn)中心Sn的0.22倍，Cu的臨界形核半徑是旋轉(zhuǎn)中心Cu的0.194倍，而臨界形

3、核功分別為中心的Sn、Cu的四分之一和五十分之一；當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度和離心半徑較小的時(shí)候，重力的影響是很大的，此時(shí)改變合金或金屬的熱力學(xué)條件是兩者共同作用的。
　　隨著旋轉(zhuǎn)速度和離心半徑的增加，離心壓力對動(dòng)力學(xué)的影響主要有：擴(kuò)散系數(shù)減少，當(dāng)離心半徑為2m，旋轉(zhuǎn)速度為8000rpm時(shí)，外側(cè)的鈦、鋁擴(kuò)散分別只是旋轉(zhuǎn)中心的0.0175、0.0076倍；固溶度、壓力過冷相應(yīng)增加；晶化激活能增加，熱力學(xué)勢壘減少，由于晶化激活能和熱力學(xué)勢壘的共同作用

4、，存在一臨界離心壓力，此時(shí)形核率有一最大值；離心壓力還會(huì)導(dǎo)致生長速度減少，晶粒尺寸受生長速度和形核率兩者的共同作用，存在另一臨界的離心壓力，理論上在該處晶粒是最小的，但是由于外層的激冷作用，外層的晶粒才是最小的，達(dá)到該臨界壓力而凝固的組織，會(huì)出現(xiàn)四個(gè)區(qū)，第一、第二、第三和激冷區(qū)，其中第一和第三的組織較大，第二和激冷區(qū)的組織較小；另外，離心壓力還會(huì)對層片間距產(chǎn)生影響。
　　根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，主要考慮壁厚、重力、離心半徑對組織的影響