材料成形原理-第四章铸件结晶组织的形成与控制ppt课件

1、第4章 铸件结晶组织的构成与控制东北大学秦皇岛分校 林晓娉教授铸件结晶组织构成与控制4-1 铸件宏观组织的构成及影响要素4-2 铸件结晶组织的控制 铸件的结晶组织，仅宏观形状而言，指的是铸态晶粒的构成、大小、取向和分布等情况；铸件微观构造的概念包括晶粒内部的构造形状，如树枝晶、胞状晶等亚构造形状，共晶团内部的两相构造形状，以及这些构造形状的细化程度等。 两者表现方式不同，但其构成过程却亲密相关，并对铸件的各项性能，特别是力学性能产生剧烈的影响。在第三章讲解的根底上，本章我们将主要针对铸件的宏观组织进展讲解及分析。铸件宏观组织的构成及影响要素 自1954 年Winegand 和Chalmers

2、提出假设以来，人们对于三个晶区构成机理的认识，阅历了一个由浅入深的历史开展过程。直到最近的二三十年间人们才逐渐认识到晶粒游离在铸件结晶过程中的艰苦作用，对三个晶区的构成机理才有一个根本明确的认识。因此在讨论铸件三个晶区的构成机理之前必需深化研讨结晶过程中的晶粒游离问题。因此，本节的主要内容可拓展为：4.1.1 铸件结晶中的晶粒游离4.1.2 铸件结晶过程外表细晶区的构成4.1.3 铸件结晶过程柱状晶区的构成4.1.4 铸件结晶过程内部等轴晶区的构成4、1.5 影响铸件宏观组织构成的要素4.1.1铸件结晶中的晶粒游离 液态金属的流动对晶粒游离过程的作用主要是经过影响其传热和传质过程而实现。此外对

3、流本身对凝固层的机械冲刷作用也有一定的影响。浇注过程中的流动凝固期间的流动自然对流强迫对流温度差引起的密度不同溶质再分配引起的成分和密度变化游离晶体和液体间的密度差浇注时注入的动量(mv)外加电磁搅拌或机械搅拌晶粒游离有关的对流 传热方面，金属液的流动宏观上加速了过热热量的散失；微观上紊流带来了剧烈的温度起伏，对晶粒游离景象有着极大的影响。 传质方面，金属液的流动最大作用在于导致游离晶粒的漂移和堆积，并促进晶粒游离的进展，加速熔体的均匀化。4.1.1铸件结晶中的晶粒游离铸件结晶过程中的晶粒游离，能够存在以下几种方式： 1游离晶直接来自过冷熔体内的非均质生核 在铸件结晶过程中，只需存在有满足非均

4、质生核条件的过冷熔体和相应有效的生核质点，这种晶粒游离景象总是存在的。2由型壁晶粒零落、枝晶熔断和增殖所引起的晶粒游离 依靠于型壁的晶粒生长时引起溶质再分配，界面前沿液态凝固点降低，其实践过冷度减小。晶体根部紧靠型壁，溶质不易分散，偏析严重，生长遭到抑制。而远离根部处易于经过分散和对流而均匀，生长快。这样将在根部产生“缩颈景象。 在流体的冲刷和温度反复动摇所构成的热冲击作用下，熔点最低而又最脆弱缩颈部位极易断开，晶粒自型壁零落而导致晶粒游离。4.1.1铸件结晶中的晶粒游离 缩颈景象在树枝晶各次分枝的根部也存在。这是由于枝干生长过程中在其侧面构成的溶质偏析层妨碍了侧面的生长，当偶尔产生的凸出部分

5、突破此层后，便进入较大的成分过冷区内，长出较粗大的分枝，从而在分枝根部留下缩颈。 另外，还有一种非常重要的晶粒游离景象晶粒增殖。如图游离晶在漂移过程中不断经过不同的温度区域和浓度区域，不断遭到冲击，处于反复部分熔化和反复生长之中，这样分枝根部缩颈就能够断开而破碎成几个晶粒。铸件结晶过程中的晶粒游离，能够存在以下几种方式：2由型壁晶粒零落、枝晶熔断和增殖所引起的晶粒游离 5.1.1铸件结晶中的晶粒游离铸件结晶过程中的晶粒游离，能够存在以下几种方式：3液面晶粒堆积所引起的晶粒游离 凝固初期在液面处构成的晶粒或顶部凝固层零落的分枝由于密度比液体大而下沉也能导致晶粒游离的产生。4.1.2外表细晶区的构

6、成 外表激冷区中的晶粒通常是无方向性的细等轴晶。根据传统实际，当液态金属浇入温度较低的铸型中时，型壁附近熔体由于遭到剧烈的激冷作用，产生很大的过冷度而大量非均质生核。这些晶核在过冷熔体中迅速生长并相互抑制，从而构成了无方向性的外表细等轴晶组织。故以往常把外表细等轴晶称为“激冷晶。 现代研讨阐明，除非均质生核过程以外，各种方式的晶粒游离也是构成外表细晶粒区的“晶核来源。型壁附近熔体内部的大量生核只是外表细晶粒区构成的必要条件，而抑制铸件构成稳定的凝固壳层那么为其充分条件。大量实验证明，外表细晶区的等轴晶粒不仅直接来源于过冷熔体的非均质形核，而且还来自包括型壁晶粒零落、枝晶熔断和晶粒增值等各种方式

7、的晶粒游离过程。 稳定的凝固壳层构成得越早，外表细晶粒区向柱状晶区转变得也就越快，外表激冷区也就越窄。一旦型壁附近的晶粒相互连结而构成稳定的凝固壳层，凝固将转为柱状晶区由外向内的生长。这时，外表激冷细晶粒区将不再开展。4.1.2 外表细晶区的构成4.1.2外表细晶区的构成等轴晶750水淬,摇动 ，不锈钢杯子大野笃美的实验 型壁激冷虽然能增大其附近熔体的非均质生核才干，但也使型壁上的晶核数目大大添加，从而促使型壁晶粒很快衔接而构成稳定的凝固壳并最终阻止外表细晶粒区的开展。因此，假设在凝固开场阶段不存在强的型壁晶粒游离条件(如高的溶质含量和剧烈的液态金属流动等)，那么，过强的型壁激冷才干反而不利于

8、外表细晶粒区的构成。如图b所示，大野笃美的实验，证明了以上结论。4.1.3柱状晶区的构成 紧贴铸型外表稳定的凝固壳层一旦构成，柱状晶就直接由外表细等轴晶凝固层某些晶粒为基底向内生长，开展成由外向内生长的柱状晶区。枝晶主干取向与热流方向平行的枝晶生长迅速 。由于各枝晶主干方向互不一样，那些主干与热流方向相平行的枝晶，较之取向不利的相邻枝晶生长得更为迅速。它们优先向内伸展并抑制相邻枝晶的生长。在逐渐淘汰掉取向不利的晶体过程中开展成柱状晶组织(如图)。这个相互竞争淘汰的晶体生长过程称为晶体的择优生长。铸型液态金属4.1.3柱状晶区的构成 柱状晶区开场于稳定凝固壳层的产生，而终了于内部等轴晶区的构成。

9、因此柱状晶区的存在与否及宽窄程度取决于上述两个要素综协作用的结果。假设在凝固初期就使得内部产生等轴晶的晶核，将会有效地抑制柱状晶的构成。 控制柱状晶区继续开展的关键要素是内部等轴晶区的出现。假设界面前方一直不利于等轴晶的构成与生长，那么柱状晶区可以不断延伸到铸件中心，直到与对面型壁长出的柱状晶相遇为止，从而构成所谓的穿晶组织。4.1.4内部等轴晶的构成 从本质上说，内部等铀晶区的构成是由于熔体内部晶核自在生长的结果。但是，关于等轴晶晶核的来源以及这些晶核如何开展并最终构成等轴晶区的详细过程，存在不同的争议。 1、关于等轴晶晶核的来源： 1过冷熔体直接生核实际 2界面前方晶粒游离实际 3激冷晶游

10、离实际4.1.4内部等轴晶的构成这个实际是Winegand 和Chalmers 于1954 年提出来的该实际以为，随着凝固层向内推移，固相散热才干逐渐减弱，内部温度梯度趋于平缓，且液相中的溶质原子越来越富集，从而使界面前方成分过冷逐渐增大。当成分过冷大到足以发生非均质生核时，便导致内部等轴晶的构成。1过冷熔体直接生核实际“成分过冷实际等轴晶形貌4.1.4内部等轴晶的构成 Jackson 等人提出，生长着的柱状枝晶在凝固界面前方的熔断、游离和增殖导致了内部等轴晶晶核的构成，称为“枝晶熔断实际。 Southin(索辛)、osenhain罗逊汉等人那么以为，液面冷却产生的晶粒下雨似地堆积到柱状晶区前

11、方的液体中，下落过程中也发生熔断和增殖，是铸锭凝固时内部等轴晶晶核的主要来源，称为“结晶雨实际。2界面前方晶粒游离实际枝晶熔断及结晶雨实际4.1.4内部等轴晶的构成 在浇注的过程中及凝固的初期激冷,等轴晶自型壁零落与游离促使等轴晶构成,浇注温度低可以使柱状晶区变窄而扩展等轴晶区。 等轴晶体即使在浇注过程中没有来得及构成，那么浇洼终了凝固的开场阶段，在型壁处构成的晶体，由于其密度或大于母液或小于母液也会产生对流，依托对流可将型壁处产生的晶体零落且游离到铸件的内部，图5-5 是产生这种对流的表示图。3激冷晶游离实际激冷等轴晶型壁零落与游离实际4.1.4内部等轴晶的构成2 关于等轴晶区的构成过程：1

12、索新Southin等人以为不仅要求界面前方存在有等轴晶晶核，而且还要求这些晶核长到一定的大小，并构成网络以阻止柱状晶区的生长。2富兰杰克逊Fredikesson以为内部等轴晶区的产生并不要求游离晶构成网络阻止柱状晶区的生长，而是由一部分游离晶的沉淀和一部分游离晶被侧面生长着的状状前沿捕获后而构成的。3我国学者，以为内部等轴晶区的构成是由于凝固界面的生长速率R与游离晶垂直于界面的运动速率v之间相互作用的结果。当两者之差远大于界面捕获游离晶所必需的临界速率时，即可构成内部等轴晶区。4.1.4内部等轴晶的构成 无论是关于等轴晶晶核的来源问题，还是等轴晶区构成的详细过程问题，上述各实际与看法均有本人的

13、实验根据，然而也遭到各自实验条件的限制。关于等轴晶区的构成过程比较一致的看法是，中心等轴晶区的构成很能够是多种途径的。在一种情况下，能够是这种机理起主导作用；在另一种情况下，能够是另一种机理在起作用，或者是几种机理的综协作用，而各自作用的大小当由详细的凝固条件所决议。4.1.5影响铸件宏观组织构成的要素 综上所述，铸件中三个晶区的构成是相互联络、彼此制约的。稳定凝固壳层的产生决议着外表细晶粒区向柱状晶区的过渡，而阻止柱状晶区进一步开展的关键那么是中心等轴晶区的构成。 凡能强化熔体独立生核，促进晶粒游离及有助于游离晶的残存与堆积的各种要素都将抑制柱状晶区的构成和开展，从而扩展等轴晶区的范围，并细

14、化等轴晶组织。这些要素包括以下几个方面：1.金属性质方面；2.浇注条件方面；3.铸型性质和铸件构造方面。4.1.5影响铸件宏观组织构成的要素1 金属性质方面：1强生核剂在过冷熔体中的存在；2宽结晶温度范围的合金和小的温度梯度；3合金中溶质元素含量较高、平衡分配系数k0偏离1较远；4熔体在凝固过程中存在长时间的、猛烈的对流。4.1.5影响铸件宏观组织构成的要素2 浇注条件方面：1低的浇注温度 过热度小，能产生大量的游离晶，并有助于游离晶的残存。2适宜的浇注工艺 凡能强化液流对型壁的冲刷作用的浇注工艺均能扩展并细化等轴晶区。 大野笃美研讨比较了几种浇注方法石墨型，Al-0.2%Cu 合金对铸件宏观

15、凝固组织的影响。图a所示铸型中间的方法浇注，对型壁无冲刷作用，获得的凝固组织大多为粗大柱状晶。图b所示单孔上注方法，使液流沿型壁冲刷，结果柱状晶区减少，内部等轴晶区扩展且晶粒细化。进一步使液流分散，采用图c所示的沿型壁六孔浇注，得到全部细小等轴晶。浇注缓慢，并且浇注终了时过冷度较低，越利于晶核的生存。后来大野笃美采用水流冷却的斜板浇注方法，获得比图c更好的晶粒细化效果。4.1.5影响铸件宏观组织构成的要素3 铸型性质和铸件构造方面： 对于薄壁铸件而言，激冷可以使整个断面同时产生较大的过冷。铸型蓄热系数越大，整个熔体的生核才干越强。因此这时采用金属型铸造比采用砂型铸造更易获得细等轴晶的断面组织。

16、 对于型壁较厚或导热性较差的铸件而言，铸型的激冷作用只产生于铸件的外表层。在这种情况下，等轴晶区的构成主要依托各种方式的晶粒游离。这时铸型冷却才干的影响是矛盾的。4.1.5影响铸件宏观组织构成的要素3 铸型性质和铸件构造方面：一方面，低蓄热系数的铸型延缓稳定凝固壳层的构成，有助于凝固初期激冷晶的游离，同时也使内部温度梯度GL变小，凝固区城变宽，从而对添加等轴晶有利另一方面，它减慢了熔体过热热量的散失，不利于游离晶粒的残存，从而减少了等轴晶的数量。通常，前者是矛盾的主导团素，因此在普通消费中，除薄壁铸件外，采用金属型铸造比砂型铸造更易获得柱状晶，特别是高温下浇注更是如此。4.1.5影响铸件宏观组

17、织构成的要素补充：改善铸件组织的孕育处置 孕育处置是浇注之前或浇注过程中向液态金属中添加少量物质以到达细化晶粒、改善宏观组织目的的一种工艺方法。 孕育( Inoculation)主要影响生核过程和促进晶粒游离以细化晶粒；蜕变Modification那么是改动晶体的生长机理，从而影响晶体形貌。蜕变在改动共晶合金的非金属相的结晶形貌上有着重要的运用，而在等轴晶组织的获得和细化中采用的那么是孕育方法。孕育主要起非自发形核作用孕育剂含有直接作为非自发生核的物质 孕育剂能与液相中某些元素反响生成较稳定的化合物而产生非自发生核在液相中呵斥很大的微区富集而迫使结晶相提早弥散析出而生核 4.1.5影响铸件宏观

18、组织构成的要素合金种类孕育剂主要组元加入量wt%加入方法碳钢及合金钢Ti0.10.2铁合金V0.060.30B0.0050.01铸铁Si-Fe，Ca, Ba, Sr0.11.0，与Si-Fe复合铁合金铝合金Ti, Zr , Ti+B, Ti+C Ti:0.15;Zr:0.2；复合:Ti0.01B或C0.05;Al-Ti, Al-Zr,Al-Ti-B,Al-Ti-C中间合金过共晶Al-SiP0.02Al-P，Cu-P，Fe-P铜合金Zr, Zr+B, Zr+Mg,Zr+Mg+Fe+P0.020.04纯金属或中间合金镍基高温合金WC, NbC碳化物粉末合金常用孕育剂的主要元素情况 经过在生长界面前

19、沿的成分富集而使晶粒根部和树枝晶分枝根部产生缩颈，促进枝晶熔断和游离而细化晶粒。4-2 铸件结晶组织的控制 铸件的质量和性能与其结晶组织亲密相关。就宏观组织而言，外表细晶粒区普通比较薄，对铸件的质量和性能影响不大。铸件的质量与性能主要取决于柱状晶区与等轴晶区的比例以及晶粒的大小。 柱状晶在生长过程中凝固区域较窄，其横向生长遭到相邻晶体的妨碍，树枝晶得不到充分的开展，分枝较少。因此结晶后显微缩松等晶间杂质少，组织比较致密。但柱状晶比较粗大，晶界面积小，并且位向一致。因此其性能具有明显的方向性：纵向好、横向差。此外，其凝固界面前方常聚集有较多的第二相杂质，特别是当不同方位的柱状晶区相遇而构成晶界时

20、，大量夹杂与气体等在该处聚集将导致铸件热裂，或者使铸锭在以后的塑性加工中产生裂纹。4-2 铸件结晶组织的控制 等轴晶区的晶界面积大，杂质和缺陷分布比较分散，且各晶粒之间位向也各不一样，故性能均匀而稳定，没有方向性。其缺陷是枝晶比较兴隆，显微缩松较多，凝固后组织不够致密。等轴晶细化能使杂质和缺陷分布更加分散，从而在一定程度上提高各项性能。普通说来，晶粒越细，其综合性能就越好，抗疲劳性能也越高。 除宏观形状外，结晶组织的微观构造对铸件的质量和性能也有剧烈的影响。在其他条件一样时，平面生长柱状晶的质量和性能优于胞状构造的柱状晶，更胜过树枝状构造的柱状晶组织；而没有树枝状构造的球状晶组织的质量与性能那

21、么比树枝状构造的等轴晶组织更强，树枝晶的枝晶间距(特别是二次枝晶间距)越小，铸件的夹杂和缺陷越分散，致密性就越好，机械性能也就越高。4.2.2等轴晶组织的获得和细化 经过强化非均质生核和促进晶粒游离以抑制凝固过程中柱状晶区的构成和开展，就能获得等轴晶组织。非均质晶核数量越多，晶粒游离的作用越强，熔体内部越有利于游离晶的残存，那么构成的等轴晶粒就越细。根据上节分析，不难总结出如下的详细措施：4.2.2等轴晶组织的获得和细化1、利用金属流对型壁的冲刷 大野笃美针对型壁晶体零落对生核过程的影响进展了一系列实验，证明利用金属流对型壁的冲刷作用可以获得细小等轴晶。 2、用电磁搅拌(electromagn

22、etic stirring)使金属液体旋转 把铸型放入类似于电动机定子的旋转磁场中，那么铸型中的液体金属不断切割磁力线，将像转子一样旋转。由于铸型是不动的，凝固层与铸型一同也不参与旋转，依次旋转的液体金属不断地冲刷着型壁和以后的凝固层。这种冲刷作用是由通电来控制的，从实际上说，它可以在凝固过程的任何阶段，产生不同强度的磁场，使铸件的不同部分获得不同的晶粒组织。这种技术在冶金企业曾经广泛运用于连铸坯消费中。 4.2.2等轴晶组织的获得和细化3、孕育处置inoculation与蜕变处置modification 孕育处置和蜕变处置都是在金属液中参与少量物质。孕育处置主要是经过促进液体内部的形核，到达

23、细化晶粒的目的。蜕变处置主要经过改动晶体的生长方式，从而改动晶体的形貌和生长速度，到达细化晶粒的作用。 孕育和蜕变作用的原理可归纳为以下三类： a) 外加晶核 在浇注时向金属液流中参与与欲细化相具有界面共格对应的高熔点物质或同类金属的碎粒，使之在液体中作为有效质点促进非自发生核。 b) 参与生核剂 物质本身不一定能作为晶核，但经过它们与液体金属中某些元素的相互作用，能产生晶核或有效质点，促进非自发生核。分为两类：一是少量元素能与液体中某元素最好是细化相原子组成较稳定的化合物，此化合物与欲细化相具有界面共格对应关系，就能促进非自发生核。二是少量元素能在液体中呵斥很大的微区富集，迫使结晶相提早弥散

24、析出。 c) 采用成分过冷元素 这类元素在晶体产生时，富集在相界面上，既能妨碍已有晶体生长，又能构成较大的成分过冷促进生核，同时又使晶体的分枝构成新的缩颈，易于熔断零落，构成新的晶核。 4.2.2等轴晶组织的获得和细化3、孕育处置inoculation与蜕变处置modification 实验指出，几乎一切的孕育剂都有一个时间效应的问题，即在处置后存在孕育衰退景象。因此孕育效果不仅取决于孕育剂的本身，而且也与孕育处置工艺亲密相关。普通说来，处置温度越高，孕育衰退越快。因此在保证孕育剂均匀溶解的前提下，应尽量降低处置温度。孕育剂的粒度也要根据处置温度和详细的处置方法来选择。 瞬时孕育法液流孕育法和

25、型内孕育法。 2合理确定孕育工艺4.2.2 获得柱状晶的条件和单向凝固技术 柱状晶组织虽然有晶粒粗大、杂质偏聚、性能有明显方向性的缺乏，但在有些情况下人们也利用其平行于晶体生长方向强度高，抗蠕变才干好的特点，制造特种铸件。 例如，具有柱状晶组织的发动机叶片的性能和寿命有大幅度提高，柱状晶组织还在磁性资料中得到运用。 本节我将就有关柱状晶获得的条件及单项凝固技术予以简要的引见。主要包括以下三方面的内容：一、单向凝固原理 二、单向凝固技术 三、获得单晶的条件和单晶制造方法 4.2.2 获得柱状晶的条件和单向凝固技术 单向凝固的目的是为了使铸件或铸锭获得按一定方向生长的柱状晶或单晶组织。要得到单向凝

26、固组织需求满足以下条件：一、单向凝固原理 首先，要在开场凝固的部位构成稳定的凝固壳。凝固壳的构成阻止了该部位的型壁晶粒游离，并为柱状晶提供了生长根底。该条件可经过各种激冷措施到达。 其次，要确保凝固壳中的晶粒按既定方向经过择优生长而开展成平行陈列的柱状晶组织。同时，为使柱状晶纵向生长不受限制，并且在其组织中不夹杂有异向晶粒，固-液界面前方不应存在生核和晶粒游离景象。这个条件可经过下述措施来满足： 1、严厉的单向散热。要使凝固系一致直处于柱状晶生长方向的正温度梯度作用下，并且要绝对阻止侧向散热以防止界面前方型壁及其附近的生核和长大。 2、有足够大的GL/R，使成分过冷限制在允许的范围内。同时要减

27、少熔体的非均质生核才干，这样就能防止界面前方的生核景象。提高熔体的纯真度，减少因氧化和吸氧而构成的杂质污染，对已有的有效衬底那么经过高温加热或参与其它元素来改动其组成和构造等方法均有助于减少熔体的非均质生核才干。 3、要防止液态金属的对流、搅拌和振动，从而阻止界面前方的晶粒游离。对晶粒密度大于液态金属的合金，防止自然对流的最好方法就是自下而上地进展单向结晶。当然也可以经过安顿固定磁场的方法阻止其单向结晶过程中的对流。 4.2.2 获得柱状晶的条件和单向凝固技术 根据成分过冷实际，要使合金单向凝固得到平面凝固组织，主要取决于合金的性质和工艺参数的选择。前者包括溶质含量、液相线斜率和溶质在液相中的

28、分散系数，后者包括温度梯度和凝固速率。假设被研讨的合金成分已定，那么靠工艺参数的选择来控制凝固组织，其中固-液界面液相一侧的温度梯度又是最关键的，所以人们都努力于提高温度梯度。可以说，单向凝固技术的开展历史是不断提高设备温度梯度的历史。大的温度梯度一方面可以得到理想的合金组织和性能，另一方面又可以允许加快凝固速率，提高设备利用率。下面简单引见几种单向凝固工艺。 二、单向凝固技术 5.2.2 获得柱状晶的条件和单向凝固技术1、炉外单向凝固法发热剂法 将铸型加热到高温后，迅速取出放在激冷板上，立刻浇注。冒口上方盖以发热剂，激冷板下喷水冷却。由于铸型外表温度升高到熔点以上，能使金属较长时间坚持液态，

29、从而发明了自下而上的单向凝固条件。此外也可采用发热铸型的方法。早期的单向凝固技术采用的就是炉外法。其缺陷是铸件一经浇注，GL和R就无法控制。由于单向散热才干随界面推进而逐渐减弱，柱状晶组织也逐渐变粗。当其长度超越50100mm后，便出现等轴晶粒。因此不适宜制造大型和优质铸件。但由于其简单的工艺和低廉的本钱，近年来在简单零件小批单向凝固消费中又重新引起人们的兴趣。 5.2.2 获得柱状晶的条件和单向凝固技术2、炉内单向凝固法 使铸件在加热器内浇注和冷却。由于可以调理炉内温度梯度及对结晶过程实现程度不同的控制，因此可以获得高质量的复杂铸件。 (a)功率下降法PD法 将加热器中的开底铸型放在水冷结晶

30、器上，加热器的感应圈由上下两部分组成。先把铸型加热到浇注温度以上3060，浇注后切断下部感应圈电源。经过合理地调理上部线圈的输入功率，可以实现冷却速度相当大的单向凝固。其缺陷是散热条件没有得到较好的改善，因此得到的柱状晶区仍不超越180mm。 (b)高速凝图法(HRS法) 该法是在PD法的根底上开展起来的。关键是经过逐渐移出铸型加强已凝固部分的散热条件。移出速度应能确保凝固界面处于隔板附近的上方。隔板的作用是将高温区和低温区分隔开，从而有利于GL的进一步提高。与PD法相比，该法优点是：由于具有较高的GL和R，故枝晶间距较小，柱状晶细密挺直，消费率比PD法高23倍；凝固区域较窄，有利于补缩，铸件

31、缺陷大大减少，能在较长期间内坚持恒定生长，故组织均匀，柱状晶长度可达300mm以上。 5.2.2 获得柱状晶的条件和单向凝固技术(c) 液态金属冷却法(L.M.C法) 2、炉内单向凝固法 为了进一步加强HRS法的散热才干，可使结晶器连同铸型在移出隔板后尽快浸入低熔点 、高沸点的液态金属中，利用液态金属的高散热才干使凝固区激冷。这便是L.M.C法图。该法GL可达200/cm以上，且原那么上不受凝固层拉长的影响，可得到极长的单向柱状晶。 5.2.2 获得柱状晶的条件和单向凝固技术 分析一下LMC法单向凝固过程不难发现，以下两个问题限制了温度梯度的提高，一是凝固界面并不处于最正确位置，当抽拉速率较低时，界面相对于挡板上移，使凝固界面远离档板；二是未凝固液相中的最高温度面远离凝固界面，界面前沿温度分布平缓。假设改动加热方式，采用在距冷却金属液面较近的特定位置加热，使液相中最高温度区尽量接近凝固界面，使界面前沿液相中的温度分布变陡，可进一步提高温度梯度。假设采用区域熔化法加热结合液态金属冷却，就构成了区域熔化液态金属冷却单向凝固法。这种方法GTC可达1270k/cm。 (d)区域熔化液态金属