第三章 纯金属的凝固
1. 填空
1. 在液态纯金属中进行均质形核时，需要起伏和
2 液态金属均质形核时，体系自由能的变化包括两部分，其中自由能是形核的阻力， 是形核的动力；临界晶核半径r K 与过冷度ϖT 关系为 ，临界形核功ϖG K 等于 。
3 动态过冷度是指
4 在工厂生产条件下，过冷度增大，则临界晶核半径，金属结晶冷却速度越快，N/G比值
5. 获得非晶合金的基本方法是
二、 问答
1 根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径。
2 试根据凝固理论，分析通常铸锭组织的特点。
3 简述液态金属结晶时，过冷度与临界晶核半径，形核功及形核率的关系。
－4 铜的熔点Tm=1356K，熔化热ϖHm=1628J/cm2，σ=177×107J/cm，点阵常数a=0.3615nm。
求铜ϖT=100ε 时均匀形核的临界核心半径。
5：何谓过冷，过冷度，动态过冷度，它们对结晶过程有何影响？
6 根据冷却速度对金属凝固后组织的影响，现要获得微晶，非晶，亚稳相，请指出其凝固时如何控制。
7、简述纯金属凝固时润湿角θ、杂质颗粒的晶体结构和表面形态对异质形核的影响。
第三章 纯金属的凝固
2. 填空
1. 结构和能量。
σ3T m 16π-2σT m ∆G k =∙r =23L ∆T L ∆T m m 2 表面，体积自由能 , ，。
3 晶核长大时固液界面的过冷度。
4 减少，越大，细小。
5. 快速冷却。
二、 问答
1 解答： 凝固的基本过程为形核和长大，形核需要能量和结构条件，形核和长大需要过冷度。细化晶粒的基本途径可以通过加大过冷度，加入形核剂，振动或搅拌。
2 锭组织的特点为最外层为细小等轴晶，靠内为柱状晶，最内层为粗大等轴晶。 3 r K 与过冷度ϖT 关系为2
σ3T m 16π-2σT m ∆G k =∙r =3L m ∆T 2。异质形核时固相质点可作为L m ∆T ，临界形核功ϖG K 等于
晶核长大，其临界形核功较小，2
∆G k *σ3T m 2-3cos θ+cos 3θ16π2-3cos θ+cos 3θ=∙=∆G k 243L m ∆T 4，θ为液相与非均
N =C exp[-（∆G A ∆G k +）]kT kT ，其中N 为形核率，C 为常2匀形核核心的润湿角。 形核率与过冷度的关系为：
数，ΔG A 、ΔG k 分别表示形核时原子扩散激活能和临界形核功。在通常工业凝固条件下形核率随过冷度增大而增大。
4 在金属凝固时，可以近似认为L M =ϖHm, 根据均匀形核时临界晶核半径r K 与过
r =
冷度ϖT 关系为
5： Tn 比理论结晶温度Tm 低的现象。过冷度ΔT 指Tm 与Tn 的差值。动态过冷度指晶核长大时的过冷度。金属形核和长大都需要过冷，过冷度增大通常使形核半径、形核功减少，形核过程容易，形核率增加，晶粒细化。
7 解答： 冷却速度极大影响金属凝固后的组织。冷却快一般过冷度大，使形核半径、
形核功减少，形核过程容易，形核率增加，晶粒细化，冷却非常快时可以得到非晶，在一般工业条件下快速冷却可以得到亚稳相。
7、
润湿角θ＝0°，形核功为0，固相粒子促进形核效果最好；
润湿角θ＝180°，异质形核功等于均匀形核功，固相粒子对形核无促进作用；
润湿角0°
杂质颗粒的晶体结构与晶核相同或相近时，促进形核效果好，当两者结构不相同时，一般对促进形核效果差或不促进形核。
杂质粒子的表面成凹形时，促进形核效果好，成平面状时次之，凸形时最差。
-2σT m L m ∆T ，可以计算得到r ＝0.79×10－7cm ＝0.79nm 。
第三章 纯金属的凝固
1. 填空
1. 在液态纯金属中进行均质形核时，需要起伏和
2 液态金属均质形核时，体系自由能的变化包括两部分，其中自由能是形核的阻力， 是形核的动力；临界晶核半径r K 与过冷度ϖT 关系为 ，临界形核功ϖG K 等于 。
3 动态过冷度是指
4 在工厂生产条件下，过冷度增大，则临界晶核半径，金属结晶冷却速度越快，N/G比值
5. 获得非晶合金的基本方法是
二、 问答
1 根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径。
2 试根据凝固理论，分析通常铸锭组织的特点。
3 简述液态金属结晶时，过冷度与临界晶核半径，形核功及形核率的关系。
－4 铜的熔点Tm=1356K，熔化热ϖHm=1628J/cm2，σ=177×107J/cm，点阵常数a=0.3615nm。
求铜ϖT=100ε 时均匀形核的临界核心半径。
5：何谓过冷，过冷度，动态过冷度，它们对结晶过程有何影响？
6 根据冷却速度对金属凝固后组织的影响，现要获得微晶，非晶，亚稳相，请指出其凝固时如何控制。
7、简述纯金属凝固时润湿角θ、杂质颗粒的晶体结构和表面形态对异质形核的影响。
第三章 纯金属的凝固
2. 填空
1. 结构和能量。
σ3T m 16π-2σT m ∆G k =∙r =23L ∆T L ∆T m m 2 表面，体积自由能 , ，。
3 晶核长大时固液界面的过冷度。
4 减少，越大，细小。
5. 快速冷却。
二、 问答
1 解答： 凝固的基本过程为形核和长大，形核需要能量和结构条件，形核和长大需要过冷度。细化晶粒的基本途径可以通过加大过冷度，加入形核剂，振动或搅拌。
2 锭组织的特点为最外层为细小等轴晶，靠内为柱状晶，最内层为粗大等轴晶。 3 r K 与过冷度ϖT 关系为2
σ3T m 16π-2σT m ∆G k =∙r =3L m ∆T 2。异质形核时固相质点可作为L m ∆T ，临界形核功ϖG K 等于
晶核长大，其临界形核功较小，2
∆G k *σ3T m 2-3cos θ+cos 3θ16π2-3cos θ+cos 3θ=∙=∆G k 243L m ∆T 4，θ为液相与非均
N =C exp[-（∆G A ∆G k +）]kT kT ，其中N 为形核率，C 为常2匀形核核心的润湿角。 形核率与过冷度的关系为：
数，ΔG A 、ΔG k 分别表示形核时原子扩散激活能和临界形核功。在通常工业凝固条件下形核率随过冷度增大而增大。
4 在金属凝固时，可以近似认为L M =ϖHm, 根据均匀形核时临界晶核半径r K 与过
r =
冷度ϖT 关系为
5： Tn 比理论结晶温度Tm 低的现象。过冷度ΔT 指Tm 与Tn 的差值。动态过冷度指晶核长大时的过冷度。金属形核和长大都需要过冷，过冷度增大通常使形核半径、形核功减少，形核过程容易，形核率增加，晶粒细化。
7 解答： 冷却速度极大影响金属凝固后的组织。冷却快一般过冷度大，使形核半径、
形核功减少，形核过程容易，形核率增加，晶粒细化，冷却非常快时可以得到非晶，在一般工业条件下快速冷却可以得到亚稳相。
7、
润湿角θ＝0°，形核功为0，固相粒子促进形核效果最好；
润湿角θ＝180°，异质形核功等于均匀形核功，固相粒子对形核无促进作用；
润湿角0°
杂质颗粒的晶体结构与晶核相同或相近时，促进形核效果好，当两者结构不相同时，一般对促进形核效果差或不促进形核。
杂质粒子的表面成凹形时，促进形核效果好，成平面状时次之，凸形时最差。
-2σT m L m ∆T ，可以计算得到r ＝0.79×10－7cm ＝0.79nm 。