精密合金材料從熱力學上講,當固體從液體中出現(xiàn)而產(chǎn)生一個新的界面時,在界面處產(chǎn)生了一個自由能增益。獲得的自由能與產(chǎn)生的固體粒子的表面積成正比。精密合金材料對于如上所述的同一球體,半徑為r時,自由能增益為其中,所有都有其通常的含義,‘γ’為球面單位面積的界面自由能。體積自由能變化和界面自由能變化描述了熔體中固體體積產(chǎn)生時,由于這兩種成分的結果而導致的整體自由能變化。
精密合金材料當r較小時,自由能變化的總和為正。然而,當r增加時,這個和變成負的。峰值正值對應于臨界半徑“rc”或胚胎晶體。胚胎晶體的半徑必須大于“rc”,從而使δg的自由能變化為負,胚胎晶體變得穩(wěn)定,生長繼續(xù)進行。另一方面,精密合金材料在達到“rc”之前,自由能變化的總和仍然是正的,并產(chǎn)生一個障礙,阻礙成核和隨后的生長。意圖分析顯示,隨著溫度下降,“rc”繼續(xù)下降。這意味著,隨著溫度的降低,越來越多的胚胎晶體趨于穩(wěn)定,均相成核的可能性增加,允許生長過程繼續(xù)進行。
由此可見,精密合金材料均勻成核條件在開始時對核的穩(wěn)定性并不有利,因為要使均勻成核有效,必須有相當大的過冷量。然而,在鑄造廠鑄造的實際情況中,熔體不需要過冷以使均勻、穩(wěn)定的核形成,從而開始凝固過程。這是因為,在實際鑄造熔體中,凝固過程是由異相形核開始的。
精密合金材料對于非均相成核,生長的初始界面是由外來粒子[9]提供的。這種外來顆??梢詠碜酝獠?,也可以在熔體中形成。雜質、外來顆粒甚至結晶器壁都能提供成核所需的部分表面能。眾所周知,成核所需的活化能(自由能壘)較少。因此,精密合金材料底態(tài)的存在降低了自由能勢壘,有助于形成更有生長能力的原子核。這被稱為非均相成核,它比均相成核[10]需要更少的活化能。
新時代,新技術層出不窮,我們關注,學習,希望在未來能夠與時俱進,開拓創(chuàng)新。