关于作者

 中国科学院金属研究所

共晶合金形核模拟等过程演示

材料新视野
2015年08月24日
飞信截图20160111103328

在共晶温度下,液相通过共晶凝固同时结晶出两个固相,这样的两相的混合物称为共晶组织或共晶体。共晶成分合金的组成: + 两相混合组织
共晶成分合金的结晶是在恒温下进行的,结晶过程从表面开始向中心逐层推进。由于凝固层的内表面比较平滑,对尚未凝固的液态合金流动的阻力小,有利于合金充填型腔。共晶生长过程可以简要概括为交替形核,共同生长。以下给出交替形核及共同生长的具体含义,并附片层状共晶的形核长大示意图。Flash动画展示的是共晶合金形核模拟过程,此动画能够形象直观的描述共晶形核长大过程。
飞信截图20160111103559

飞信截图20160111103845

均匀形核:在均匀母相中由晶胚发展为新相晶核的过程,称为均匀形核。均匀形核是在过冷液相中完全依靠相起伏和能量起伏而实现的形核。体积自由能和表面自由能的相对大小,决定着临界晶核半径的大小。动画演示是模拟物质按光滑界面在固-液界面的均匀形核过程。
飞信截图20160111104228

动画演示的是区域熔炼(zone melting technique)过程,该方法是凝固的一种新型方法,具有广泛应用,在整个生长过程中的任何时刻都只有一部分原料被熔融,熔区由表面张力支撑,故又称“浮区法”。所用原料一般先制成烧结棒。将烧结棒用两个卡盘固定并垂直安放在保温管内。利用高频线圈或聚焦红外线加热烧结棒的局部,使熔区从一端逐渐移至另一端以完成结晶过程。该方法不需要坩埚,生长出的晶体质量高,常用于材料的物理提纯,也用于生长晶体。可生产刚玉、YAG及白钨矿等宝石材料。生长的晶体可含有气泡和未熔粉末。此方法具有广泛的工业前景,希望此动画能给读者对区域熔炼具有直观的认识。
飞信截图20160111104433