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第六章特殊条件下的凝固与成形在前面的章节中我们已经对凝固过程的基本原理进行了阐述，本章着重介绍金属材料在特殊条件下的凝固与成形。所谓特殊条件，是指与传统的铸件（锭）凝固过程不同的条件。本章限于篇幅，只介绍快速凝固、失重条件下的凝固和定向凝固，其它一些特殊条件下的凝固（包括连续铸造、半固态成形等）本章将不涉及。6.1

快速凝固6.1.1快速凝固简介,快速凝固是指采用急冷技术或深过冷技术获得很高的凝固前沿推进速率的凝固过程，通常其界面推进速率大于10mm/s。在采用急冷方法的快速凝固技术中，液态金属的冷却速率达到105~1010K/s，而一般凝固过程的冷却速率通常不超过102K/s。6.1.2快速凝固方法,采用急冷技术的快速凝固处理方法主要有：1）把金属或合金熔体分散成小液滴（雾化技术、乳化技术或喷射成形技术）以使这些小液滴在凝固前达到很大的过冷度。2）使液流保持一个很小的截面，并与高效冷却（散热）器接触（熔体旋转法或薄截面连续铸造法）。3）使材料的一个薄层快速熔化并与无限大散热器紧密接触，散热器通常是同一种材料或相关的材料（如电子或激光束表面脉冲/移动熔化）。1．液滴技术2．旋转技术3．表面熔化技术第六章特殊条件下的凝固与成形6.1.3

快速凝固显微组织1．快速凝固形成的显微组织由于在快速凝固条件下，凝固在很大的过冷度和很高的冷却速率下进行，凝固组织中出现了非平衡相，这些非平衡相的产生在动力学上取代了平衡相。2．凝固后处理的影响凝固后处理主要包括机械处理、热处理和热机械处理。机械处理如对熔体旋转法生产的条带的剪切或粉碎，或颗粒的冷挤压；热处理如颗粒热固化前的真空或净化除气；热机械处理如对封装的、热压成形的或者喷射沉积的材料进行热压、轧制、锻压以降低孔隙并保证金属-金属联结，另外还可能包括成形材料的最终热处理。第六章特殊条件下的凝固与成形6.1.4

金属玻璃对玻璃形成能力，熔点时粘度大冷却过程中粘度快速上升是重要的因素。氧化物玻璃形成材料具有熔点时粘度大的特征，而有机物玻璃形成材料则具有粘度上升快的特征。对于合金材料，当Tm/Tg

低时可以得到相对较大的熔点粘度值和dtd/η值。对于一定的粘度-温度关系熔点低则比较有利于玻璃态的形成，因此在一个合金体系中通常强调选择靠近共晶点的成分。研究发现，这些能够获得块体金属玻璃的合金主要具有这样一些特征：1）由至少三种元素组成的多元合金体系；2）三种主要组成元素的原子尺寸具有显著的差异，其原子尺寸比的差值在12%以上；3）三种主要组成元素混合时放热。第六章特殊条件下的凝固与成形6.2失重条件下的凝固在失重条件下液态金属及其凝固的行为是复杂的，但目前已经能够对可能出现的过程进行预测.6.3定向凝固定向凝固技术在共晶凝固、定向柱状晶生长和单晶铸造等方面都有重要的意义。对于凝固温度范围宽的合金，定向凝固通过在铸件的不同部位放置冷铁实现。这时凝固界面

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