離心壓力下凝固組織形成熱力學與動力學分析.pdf

1、離心壓力和整體壓力一樣也會改變合金或金屬凝固時的熱力學與動力學條件，但是離心壓力是梯度壓力，不同的離心半徑和旋轉速度下，壓力是不同的，所以對熱力學和動力學的影響都有其特殊性。
　　對于凝固收縮的合金或金屬，熱力學上的影響主要有：離心壓力導致熔點升高，造成相對過冷度增大，離旋轉中心越遠，旋轉速度越高，熔點的增量越大，增加的過冷度就越多，當旋轉速度達到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形核的過冷度最大值；隨著旋轉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，越有利于在外側的金屬或合金的凝固，以錫、銅為例，當轉速為6000rpm，離心半徑2m，外側Sn的臨界形核半徑是旋轉中心Sn的0.22倍，Cu的臨界形核半徑是旋轉中心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；當旋轉速度和離心半徑較小的時候，重力的影響是很大的，此時改變合金或金屬的熱力學條件是兩者共同作用的。
　　隨著旋轉速度和離心半徑的增加，離心壓力對動力學的影響主要有：擴散系數(shù)減少，當離心半徑為2m，旋轉速度為8000rpm時，外側的鈦、鋁擴散分別只是旋轉中心的0.0175、0.0076倍；固溶度、壓力過冷相應增加；晶化激活能增加，熱力學勢壘減少，由于晶化激活能和熱力學勢壘的共同作用

4、，存在一臨界離心壓力，此時形核率有一最大值；離心壓力還會導致生長速度減少，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，達到該臨界壓力而凝固的組織，會出現(xiàn)四個區(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??；另外，離心壓力還會對層片間距產(chǎn)生影響。
　　根據(jù)現(xiàn)有的實驗條件，主要考慮壁厚、重力、離心半徑對組織的影響