成分过冷的判别式是什么？

答案

液相中只有有限扩散时形成“成分过冷”的判据。

解析

影响成分过冷的因素有温度梯度、结晶速度、相图上液相线的斜率、液相中溶质的扩散系数、平衡分配系数。

液相中温度梯度GL越小，成份过冷越大；生长速度R越大，成份过冷越大；液相线斜率mL越大，成份过冷越大；合金原始成分C0越大，成份过冷越大；扩散系数DL越小，成份过冷越大；分配系数K0越小，成份过冷越大。

凝固时由于溶质再分配造成固液界面前沿溶质浓度变化，引起理论凝固温度的改变而在液固界面前液相内形成的过冷。这种由固-液界面前方溶质再分配引起的过冷，称为成分过冷。由界面前方的实际温度和液相线温度分布两者共同决定。

扩展知识

固溶体凝固时，若不出现成分过冷，晶体生长形态基本上与纯金属相似，例如在正的温度梯度下，液—固相界面基本上保持平面状向前推移。

合金凝固时溶质要发生重新分布，当扩散不充分时，就造成先后凝固部分的成分有明显的差别，这就是前面已分析过的宏观偏析，它在很大的程度上取决于液体中溶质的混合情况。

实际上，合金凝固时通常出现成分过冷。 当在液—固相界面前沿有较小的成分过冷区时，平面生长就不稳定，如固相表面上有某些偶然凸起的部分，它们就伸入过冷区中，其生长速度加快而进一步凸向液体，使界面形成胞状组织。

如果界面前沿的成分过冷区甚大，则凸出部分就能继续伸向过冷液相中生长，同时在其侧面产生分枝，这样就形成树枝状组织。