晶體生長過程的光學干涉法研究.pdf

1、對透明模型金屬的晶體生長過程進行實時觀測，是研究金屬凝固過程的有效手段，對認識金屬組成結構形成機理及控制金屬組織結構具有重要的意義，一直受到材料領域研究者和生產(chǎn)者的廣泛關注。 本文采用自行設計的透明模型金屬晶體生長室和觀察測量裝置，通過控制晶體生長過程中的外界生長條件參數(shù)，分別對99﹪的丁二腈透明模型金屬和丁二腈-5at﹪水透明模型合金的界面生長形態(tài)和形成機制進行了觀測研究，分析了外界生長條件對界面生長形態(tài)的影響。本文研究的主要

2、內(nèi)容和獲得的主要結論是：將自行設計的晶體生長室放入馬赫澤德干涉光路系統(tǒng)中，首次利用干涉法研究了99﹪的丁二腈透明模型金屬晶體生長界面形態(tài)和干涉條紋的變化關系。研究發(fā)現(xiàn)，晶體生長過程中，干涉條紋形狀在晶體生長界面上變化最明顯；在一定的溫度梯度和界面生長速率條件下，晶體生長界面上出現(xiàn)枝晶組織，枝晶尖端出現(xiàn)分枝；在晶體生長室的上部和下部，由于溫度梯度和重力的影響，晶體生長界面上條紋彎曲方向不同。 利用浮雕相襯顯微鏡研究了丁二腈-5at

3、﹪水透明模型合金在不同外部條件下的規(guī)則界面和不規(guī)則界面的生長機制。觀察了晶體生長過程中胞晶和枝晶形態(tài)的演化過程，以及不規(guī)則界面形貌—海藻晶和退化枝晶的形成過程。實驗發(fā)現(xiàn)，晶體生長過程中，平界面受到擾動時，較小的擾動振幅在界面上產(chǎn)生胞晶，經(jīng)過尖端分叉、淘汰和競爭，形成穩(wěn)定的胞晶列；擾動振幅很大時，平界面上沒有尖端分叉過程，競爭和淘汰發(fā)展很快，在界面上形成穩(wěn)定枝晶列；只要界面上有胞—枝共存，界面就不穩(wěn)定，隨著生長速率的增大，胞晶將向枝晶轉變