纯金属与合金的凝固

纯金属与合金的凝固

纯金属与合金的基本概念及区别01由同种元素组成的单相固体材料具有固定的化学成分和一致的物理性质纯金属的定义按金属元素的原子序数分类：如金属元素、过渡金属、稀土金属等按金属的物理性质分类：如金属、半导体、金属间化合物等纯金属的分类具有良好的导电性、导热性和延展性具有较高的熔点和密度在一定条件下容易氧化和腐蚀纯金属的特性💡📖⌛️纯金属的定义、分类及其特性合金的定义由两种或多种元素组成的多元固体材料具有固定的化学成分和一致的物理性质合金的分类按合金的元素组成分类：如二元合金、三元合金等按合金的晶体结构分类：如固溶体、中间相、共晶相等按合金的性能和应用分类：如结构合金、功能合金等合金的特性具有优越的力学性能、物理性能和化学性能具有广泛的可调性和可设计性具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性合金的定义、分类及其特性纯金属与合金的凝固行为对比纯金属的凝固行为凝固过程中只发生固液相变凝固过程中热量传递主要靠热传导凝固过程中应力与应变较小合金的凝固行为凝固过程中发生固液、液液相变凝固过程中热量传递主要靠热传导和对流凝固过程中应力与应变较大纯金属的凝固原理02凝固过程中的相变类型从液态转变为固态的固液相变从固态转变为液态的固液相变凝固过程中的相变特点相变温度固定，与冷却速度无关相变过程中无体积变化相变过程中晶格结构发生改变纯金属凝固过程中的相变热量传递方式热传导：通过原子振动传递热量对流：通过流体流动传递热量辐射：通过电磁波传递热量热量传递特点热传导速率与温度梯度成正比对流速率与流体粘度、密度和温差成正比辐射速率与物体表面温度和辐射系数成正比纯金属凝固过程中的热量传递凝固过程中的应力来源冷却过程中的热应力晶体生长过程中的生长应力凝固过程中的应变类型线性应变：长度和宽度方向的应变体积应变：体积的膨胀或收缩凝固过程中的应力与应变特点应力与应变与冷却速度、材料性能有关应力与应变可能导致凝固缺陷的产生纯金属凝固过程中的应力与应变合金的凝固原理03合金凝固过程中的相变凝固过程中的相变类型从液态转变为固态的固液相变从液态转变为固态的液液相变从固态转变为固态的固固相变凝固过程中的相变特点相变温度与合金成分、冷却速度有关相变过程中可能有体积变化相变过程中晶格结构发生改变热量传递方式热传导：通过原子振动传递热量对流：通过流体流动传递热量辐射：通过电磁波传递热量热量传递特点热传导速率与温度梯度成正比对流速率与流体粘度、密度和温差成正比辐射速率与物体表面温度和辐射系数成正比合金凝固过程中的热量传递冷却过程中的热应力晶体生长过程中的生长应力相变过程中的相变应力凝固过程中的应力来源线性应变：长度和宽度方向的应变体积应变：体积的膨胀或收缩凝固过程中的应变类型应力与应变与冷却速度、材料性能有关应力与应变可能导致凝固缺陷的产生凝固过程中的应力与应变特点合金凝固过程中的应力与应变纯金属与合金的凝固组织04纯金属的凝固组织特点凝固组织类型等轴晶：晶体沿各个方向生长速度相等柱状晶：晶体沿一个方向生长速度较快树枝晶：晶体沿多个方向生长，形成树枝状结构凝固组织特点晶粒大小与冷却速度、材料性能有关晶粒形状与凝固过程中的生长方式有关晶界结构与合金成分、冷却速度有关合金的凝固组织特点凝固组织类型固溶体：合金元素在基体金属中呈固溶体状态中间相：合金元素在基体金属中形成独立的相共晶组织：两种或多种相在一定的比例下共同生长凝固组织特点凝固组织结构与合金成分、冷却速度有关凝固组织中的相分布与相平衡有关凝固组织对合金性能产生影响凝固组织的形成凝固过程中相变和热量传递的平衡凝固过程中应力与应变的平衡凝固组织的控制通过调整冷却速度和凝固条件控制凝固组织通过添加合金元素和调整化学成分控制凝固组织通过采用凝固控制技术控制凝固组织凝固组织的形成与控制纯金属与合金的凝固缺陷05纯金属的凝固缺陷及其原因凝固缺陷类型缩孔：凝固过程中金属液体的收缩缩松：凝固过程中金属晶粒间的疏松热裂：凝固过程中由于热应力导致的裂纹凝固缺陷原因冷却速度过快或过慢金属液体的成分不均匀凝固过程中的应力与应变过大凝固缺陷类型缩孔：凝固过程中金属液体的收缩缩松：凝固过程中金属晶粒间的疏松热裂：凝固过程中由于热应力导致的裂纹相偏析：凝固过程中合金元素的偏析凝固缺陷原因冷却速度过快或过慢合金液体的成分不均匀凝固过程中的应力与应变过大合金元素的相平衡和相变特性合金的凝固缺陷及其原因凝固缺陷的预防合理设计凝固工艺优化合金成分和热处理工艺采用凝固控制技术凝固缺陷的消除对凝固缺陷进行机械加工修复采用熔炼和铸造工艺改进通过热处理改善凝固缺陷凝固缺陷的预防与消除纯金属与合金的凝固工艺06纯金属的凝固工艺及其特点凝固工艺类型铸锭法：将金属液倒入模具中凝固成型锻造法：将金属锭加热后锻造成型焊接法：将金属件焊接连接凝固工艺特点凝固工艺简单，易于操作适用于大规模生产对材料性能有一定的影响凝固工艺类型铸造法：将合金液倒入模具中凝固成型锻造法：将合金锭加热后锻造成型焊接法：将合金件焊接连接凝固工艺特点凝固工艺复杂，需要控制相变和热量传递适用于大规模生产对材料性能有很大的影响合金的凝固工艺及其特点凝固工艺的优化与创新凝固工艺的优化调整冷却速度和凝固条件优化合金成分和热处理工艺采用凝固控制技术凝固工艺的创新开发新型凝固工艺和设备采用计算机模拟和仿真技术探索新型凝固材料和应用领域纯金属与合金凝固研究的新进展与展望07纯金属凝固研究的最新进展研究纯金属凝固过程中的晶体生长机制探索纯金属凝固组织的调控方法研究纯金属凝固缺陷的形成机理和预防措施合金凝固研究的最新进展研究合金凝固过程中的相变行为和相平衡探索合金凝固组织的调控方法研究合金凝固缺陷的形成机理和预防措施纯金属与合金凝固研究的最新进展纯金属与合金凝固研究的发展趋势纯金属凝固研究的发展趋势提高纯金属凝固组织的可控性研究纯金属凝固过程中的能量传输和转化机制探索纯金属凝固新工艺和新技术合金凝固研究的发展趋势提高合金凝固组织的可控性研究合金凝固过程中的相变行为和相平衡探索合金凝固新工艺和新技术纯金属与合金凝固研究的应用前景纯金属凝固