金属凝固习题

1 1 回答液态金属凝固时均匀形核的有关问题：

(1)形核的必要条件；过冷度（热力学条件），能量起伏(能量条件)，结构起伏（几何条件）

(2)晶核半径γk 与V G ?、T ?关系的表达式。（p231）

2 简述湿润角θ、杂质粒子的晶体结构和表面形态对异质形核的影响。

参考答案：

纯金属凝固时

润湿角θ＝0°，形核功为0，固相粒子促进形核效果最好；

润湿角θ＝180°，异质形核功等于均匀形核功，固相粒子对形核无促进作用；

润湿角0°<θ<180°，形核功比均匀形核的形核功小，θ越小，固相粒子促进形核效果越好。

杂质颗粒的晶体结构与晶核相同或相近时，促进形核效果好，当两者结构不相同时，一般对促进形核效果差或不促进形核。

杂质粒子的表面成凹形时，促进形核效果好，成平面状时次之，凸形时最差。

3 证明金属形核时，无论是均匀形核、非均匀形核（平面墙），临界形核功G k ?与临界晶核体积k V 、临界表面积k A 的关系

1123G k k V k V G

A σ?=-?=

4 铜的熔点m T =1356 K ，熔化热m H ?=1628 J/cm 2，液固界面能σ=177 erg/cm 2，点阵常数a =0.361

5 nm 。 求铜△T =100 ℃ 时均匀形核的临界核心半径和每个临界核心的原子数目。

5 何谓过冷，过冷度，动态过冷度，它们对结晶过程有何影响？

参考答案：

过冷是指金属结晶时实际结晶温度T 比理论结晶温度m T 低的现象。过冷度ΔT 指m T 与T 的差值。动态过冷度指晶核长大时的过冷度。金属形核和长大都需要过冷，过冷度增大通常使形核半径、形核功减少，形核过程容易，形核率增加，晶粒细化。