凝固技術(shù)考試資料

一、異質(zhì)形核的影響因素和形核控制異質(zhì)形核的影響因素有：形核溫度當(dāng)過(guò)冷度達(dá)于某一值時(shí)，形核速率隨溫度的降低而迅速增大。形核時(shí)間單位體積液相中形成晶核的數(shù)量是形核速率對(duì)時(shí)間的積分。形核基底的數(shù)量由于異質(zhì)形核是在外來(lái)的基底上進(jìn)行的，所以形核基底的數(shù)量決定著形核的數(shù)量。接觸角(潤(rùn)濕角)8析出固相與外來(lái)質(zhì)點(diǎn)的接觸角是決定形核速率的關(guān)鍵因素。而接觸角越小，形核速率就越大。接觸角是由析出相與外來(lái)質(zhì)點(diǎn)的原子匹配狀況來(lái)決定的。形核基底的形狀潤(rùn)濕角還與形核劑表面粗糙度有關(guān)。e不變時(shí)，在凹面、平面、凸面三種表面形狀的基底中，凸面上形成的晶胚體積最大，平面上次之，界面為凹面時(shí)臨界晶核體積最小，形核功最小。形核過(guò)程控制包括三個(gè)不同方面的內(nèi)容：促進(jìn)形核在普通鑄件和鑄錠的凝固中，人們通常希望得到細(xì)小的等軸晶組織，以提咼力學(xué)性能。為此，常常采用各種特殊措施促進(jìn)形核，提高形核速率。如增大冷卻速度，在大的過(guò)冷度下形核；利用澆注過(guò)程中的液流沖擊造成型壁上已凝固晶粒的脫落；添加晶粒細(xì)化劑，促進(jìn)抑制形核，即孕育處理；采用機(jī)械攪拌、電磁攪拌、超聲波振動(dòng)等措施使已經(jīng)形成的樹枝狀晶粒破碎，從而獲得大量的結(jié)晶核心，最終形成細(xì)小的等軸晶組織。抑制形核為了獲得單晶，或者實(shí)現(xiàn)大過(guò)冷度條件下的凝固，或者使形核過(guò)程完全被抑制而得到非晶材料，這些均需要抑制晶核的形成?？焖倮鋮s是實(shí)現(xiàn)抑制形核的重要途徑之一，但由于所需要的冷卻速率必須非常大，所以在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上存在很大困難。而去除液相中的固相質(zhì)點(diǎn)來(lái)抑制異質(zhì)形核則屬于另一種主要途徑。常用的方法有循環(huán)過(guò)熱法和熔融玻璃凈化法等。另外，由于坩堝表面可能成為異質(zhì)形核的基底，采用懸浮熔煉或者熔融玻璃隔離也可以抑制形核。選擇形核當(dāng)合金液在遠(yuǎn)離熱力學(xué)平衡的大過(guò)冷度條件下凝固時(shí)，某些在低溫下才會(huì)形成的非平衡相可能達(dá)到形核條件而優(yōu)先于平衡相發(fā)生形核并長(zhǎng)大。因此，通過(guò)控制形核溫度或者加入適合于特定相的形核劑(潤(rùn)濕角小)鼓勵(lì)某些特定相優(yōu)先進(jìn)行形核和生長(zhǎng)，這樣就可實(shí)現(xiàn)凝固過(guò)程特定相的選擇。晶體的生長(zhǎng)方式連續(xù)長(zhǎng)大(也叫正常長(zhǎng)大)：其界面結(jié)構(gòu)為非小晶面的粗糙界面，其在原子尺度上是坎坷不平的。對(duì)于接納從液相中沉積來(lái)的原子來(lái)說(shuō)，其界面各處是等效的，從液相中擴(kuò)散過(guò)來(lái)的原子很容易與晶體連接起來(lái)。因此，其晶體長(zhǎng)大遠(yuǎn)比光滑界面容易，只要沉積原子的數(shù)量不成問(wèn)題，其長(zhǎng)大可以連續(xù)不斷地進(jìn)行。側(cè)面長(zhǎng)大：其界面結(jié)構(gòu)為小晶面的光滑界面，其在原子尺度上是光滑的。對(duì)于這種界面結(jié)構(gòu)，因?yàn)閱蝹€(gè)原子和晶面的結(jié)合力較弱，它很容易逃逸。因此，這類界面的長(zhǎng)大，只有依靠在界面上出現(xiàn)臺(tái)階，然后從液相擴(kuò)散過(guò)來(lái)的原子沉積在臺(tái)階的邊緣，依靠臺(tái)階向其側(cè)面(與界面平行的方向)擴(kuò)展而進(jìn)行長(zhǎng)大。側(cè)面長(zhǎng)大機(jī)制由于原子臺(tái)階的來(lái)源不同，又可分為：1、 二維晶核臺(tái)階。其首先要求在光滑的界面上產(chǎn)生二維晶核，原子向二維晶核的臺(tái)階處著落。待臺(tái)階消耗完了，進(jìn)一步長(zhǎng)大時(shí)，還需要再產(chǎn)生新的二維晶核。2、 晶體中缺陷形成的臺(tái)階，這種可分為螺形位錯(cuò)形成的臺(tái)階、孿晶溝槽形成的臺(tái)階。單向合金凝固組織的控制參數(shù)自由枝晶的凝固組織控制參數(shù)是冷卻速率和過(guò)冷度,而定向凝固組織特征尺寸的控制參數(shù)則是生長(zhǎng)速率和溫度。TOC\o"1-5"\h\z定向凝固組織中一次枝晶間距入1與凝固速率R和溫度梯度GT的關(guān)系：小 廠九=AG-1/2R-1/41 1T二次枝晶間距與局部凝固時(shí)間Tf間滿足如下關(guān)系：九=A(T)1/32 2f對(duì)于固溶體型合金定向凝固，其局部凝固時(shí)間Tf為，AT'T= fGRT九二A(t)1/3=AAT'-1/3G-1/3R-1/32 2f 2 T注：前式適合于等軸晶凝固組織二次枝晶間距的計(jì)算，而后式則更適于定向固組織二次枝晶間距的計(jì)算。

s|l3 言 si.,I3 vuv^ 言平面胞骷 枝晶 鮒晶 平向凝固速率壇大圖2-15定向凝固組織及界面形態(tài)隨凝固速率增大的變化情況血］iR,■:??;iR,■:??;?rSJKNn- -nW—■-迭11C^系,K- C-對(duì)述R-ffiiM7J kwhw樹kW二. 0-—SL1-(1-切弟S之間滿足如下關(guān)凝固結(jié)束時(shí)S=1,因而wS=w0,即固相中溶質(zhì)均勻分布，并且恒為w0。之間滿足如下關(guān)固相無(wú)擴(kuò)散如果枝晶間的液相中溶質(zhì)均勻混合，而固相擴(kuò)散可以忽略，則在凝固過(guò)程中固相分?jǐn)?shù)增加dS引起液相溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化為dwL，從而獲得如下溶質(zhì)守恒方程，(w一w)d9=(1-9)dwLSS SL上式的定解條件是，當(dāng)S=0時(shí)，wS=kw0,并且對(duì)于任意的wL，恒有wS=kwL,從而可求出上式的解為，w=kw(1-9)-(1-k)S 0 S上式就是Scheil方程。如果金屬液是在很低的過(guò)熱度下澆注的，凝固過(guò)程中液相處于過(guò)冷狀態(tài)，并且有充分的晶核來(lái)源，則柱狀晶區(qū)無(wú)法形成，而獲得全部等軸晶組織。顯然，等軸晶的形成條件是：凝固界面前的液相中有晶核來(lái)源；(2)液相存在晶核生長(zhǎng)所需要的過(guò)冷度。等軸晶的形核形核是發(fā)生柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變的必要條件。自由晶體來(lái)源：型壁形核并按大野篤美機(jī)理游離；固液兩相區(qū)內(nèi)枝晶熔斷并被液流帶入液相區(qū)；自由表面凝固形成“晶雨”。它們形成階段和形成條件各不相同。游離晶的形成：液態(tài)金屬在型壁激冷下有兩種變化：1)型壁上形核；2)生長(zhǎng)中的晶核在液流作用下從型壁脫落。凝固開始時(shí)的液相流線?？梢钥闯鲨T型底部接受游離晶的機(jī)會(huì)多，重熔機(jī)會(huì)少，最先出現(xiàn)游離晶體。游離晶主要出現(xiàn)在凝固初期，隨著凝固的進(jìn)行，部分晶體將重熔，其余的長(zhǎng)大并下落，原有晶核被消耗，此時(shí)則需要新途徑形核。合金澆注過(guò)熱度對(duì)游離晶形成具有決定性的影響。枝晶熔斷枝晶生長(zhǎng)過(guò)程中，根部溶質(zhì)富集會(huì)產(chǎn)生“縮頸”并熔斷和脫落。由此Jackson提出熔斷枝晶形成中心等軸晶區(qū)的理論。表面凝固和“晶雨”的形成表面的凝固取決于熔體凝固溫度與環(huán)境溫度之差。表面凝固要具備的形核條件與內(nèi)生生核相似，需要較大的過(guò)冷度。當(dāng)合金溫度與環(huán)境溫度之差較大時(shí)，表面會(huì)獲得形核需要的過(guò)冷度而發(fā)生形核并生長(zhǎng)。液相的流動(dòng)和表面的擾動(dòng)會(huì)使表面形成的晶核下落形成“晶雨”。人為進(jìn)行表面振動(dòng)有利“晶雨”的形成。添加晶粒細(xì)化劑的目的向合金液中加入晶粒細(xì)化劑的目的在于提高合金液凝固時(shí)的異質(zhì)形核能力，從而達(dá)到細(xì)化合金基體晶粒的目的。細(xì)化劑的作用一般通過(guò)以下途徑體現(xiàn)：細(xì)化劑中的高熔點(diǎn)化合物在熔化過(guò)程中不被完全熔化，會(huì)在隨后凝固過(guò)程中成為異質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn)。細(xì)化劑中的微量元素會(huì)在合金液冷卻過(guò)程中形成化合物固相質(zhì)點(diǎn)，成為異質(zhì)形核核心。金屬液中發(fā)生異質(zhì)形核的必要條件為：液相中存在合適的異質(zhì)固相顆?；蚧?。液相具有異質(zhì)形核所需要的過(guò)冷度。也可以得出良好的晶粒細(xì)化劑應(yīng)具有的條件：含有非常穩(wěn)定的異質(zhì)固相顆粒，這些顆粒不易溶解。異質(zhì)固相顆粒與固相之間存在良好的晶格匹配關(guān)系，從而獲得很小的接觸角。異質(zhì)固相顆粒非常細(xì)小，高度彌散，既能起到異質(zhì)形核的作用，又不影響合金的性能。不帶入任何影響合金性能的有害元素。微觀偏析的主要影響因素f：隨f的增大，非平衡相析出量減小，偏析減輕。這是由于擴(kuò)散時(shí)間延長(zhǎng)，促進(jìn)成分均勻化。因此，緩凝可以減輕偏析。但f增大的同時(shí)，枝晶間距增大，這會(huì)使鑄件力學(xué)性能下降。因此，緩慢凝固不是理想的工藝。合理的方法是先快速凝固使枝晶細(xì)化，然后再進(jìn)行均勻化退火。合金元素的固相擴(kuò)散系數(shù)越大，凝固過(guò)程擴(kuò)散就越充分，該元素偏析就越輕。合金元素的液相擴(kuò)散系數(shù)往往足夠大，所以液相中的合金化元素能夠在枝晶間充分?jǐn)U散。因此，微觀偏析受液相擴(kuò)散系數(shù)的影響不明顯。但當(dāng)液相擴(kuò)散系數(shù)很小時(shí)，它會(huì)將使凝固界面附近的溶質(zhì)富集增強(qiáng)，固相溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)向平均溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的逼近過(guò)程加快，從而使偏析減輕。宏觀偏析的控制快速凝固，以縮短凝固時(shí)間，減小液相流動(dòng)的總量。2?細(xì)化晶粒和枝晶間距，增大液相流動(dòng)阻力。調(diào)整合金成分控制液相流動(dòng)控制參數(shù)B值或者B'。4?減小垂直凝固界面的高度，限制液相流動(dòng)的發(fā)展。5.外加電、磁場(chǎng)，控制液相的流動(dòng)。綜上，凝固組織微觀偏析是由微區(qū)的擴(kuò)散過(guò)程決定的，并受凝固速率控制。而宏觀偏析主要取決于凝固過(guò)程中的液相流動(dòng)。在無(wú)長(zhǎng)程液相流動(dòng)的等軸晶凝固過(guò)程中，僅會(huì)形成微觀偏析，并可以通過(guò)控制凝固速率進(jìn)行偏析控制。決定縮松形成傾向和程度的主要因素1?凝固組織形態(tài)：當(dāng)凝固以平面狀或胞狀方式逆熱流方向進(jìn)行時(shí)，利于液相的補(bǔ)縮。當(dāng)凝固以發(fā)達(dá)枝晶進(jìn)行，補(bǔ)縮較困難。當(dāng)凝固以等軸晶方式進(jìn)行，補(bǔ)縮更難。2?凝固區(qū)寬度：凝固區(qū)的寬度越大，補(bǔ)縮通道就越長(zhǎng)，補(bǔ)縮的阻力也越大，補(bǔ)縮就越困難。在小的生長(zhǎng)速度和大的溫度梯度下，可能獲得胞狀，乃至平面狀凝固界面，利于液相的補(bǔ)縮。同時(shí)，在大的溫度梯度下，凝固區(qū)窄，枝晶間距大，補(bǔ)縮通道短，利于補(bǔ)縮。3?凝固方式：枝晶凝固過(guò)程的補(bǔ)縮條件還與鑄件形狀相關(guān)。對(duì)于圖示的平板鑄件兩側(cè)同時(shí)凝固的情況，自兩側(cè)生長(zhǎng)的枝晶在鑄件中心相遇時(shí)阻止了來(lái)自頂部液相的補(bǔ)縮。合金液中的氣體：通常液態(tài)合金中存在著溶解的氣體，這些氣體在固相中的溶解度遠(yuǎn)小于其在液相中的溶解度。因而在凝固過(guò)程中將發(fā)生氣體的析出，可能形成孔洞。枝晶間液相的凝固收縮產(chǎn)生的真空，促使液態(tài)金屬補(bǔ)縮，然而，也會(huì)促使合金液中氣體的析出。復(fù)合材料的分類（1） 按基體材料分，復(fù)合材料可以分為五類：樹脂基復(fù)合材料碳/碳（C/C）復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料納米復(fù)合材料（2） 按增強(qiáng)材料分，可分為四類：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料混雜增強(qiáng)復(fù)合材料納米改性復(fù)合材料（3） 按增強(qiáng)材料形態(tài)分，可分為四類：連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料短切纖維（晶須）增強(qiáng)復(fù)合材料顆粒或填料填充復(fù)合材料納米改性復(fù)合材料（4）按用途分類，可分為兩類：功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)復(fù)合材料復(fù)合材料制造技術(shù)一、 根據(jù)增強(qiáng)方式不同，1?長(zhǎng)纖維及編織體增強(qiáng)：液態(tài)合金浸滲法（加壓及不加壓）機(jī)械復(fù)合熱壓成形法2?顆粒及短纖維增強(qiáng)：粉末冶金法液態(tài)混合鑄造法半固態(tài)鑄造法液態(tài)合金浸滲法共噴射沉積法自生復(fù)合材料方法二、 按照復(fù)合過(guò)程基體材料的狀態(tài)分，固相法液相法固-液相法金屬基復(fù)合材料的制造方法大致分為三種：固態(tài)制造技術(shù)：是在金屬基體處于固態(tài)情況下，制成復(fù)合材料體系的方法，包括粉末冶金法、熱壓法、熱等靜壓法、軋制法、擠壓和拉拔法、爆炸焊接法等。2?液體制造技術(shù)：是基體金屬處于熔融狀態(tài)下，與增強(qiáng)材料混合組成新的復(fù)合材料的方法。包括真空壓力浸滲法、擠壓鑄造法、攪拌鑄造法、液態(tài)金屬浸漬法、熱噴涂法等。3?新型制造技術(shù)：包括原位自生成法、物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法、化學(xué)鍍和電鍍法及復(fù)合鍍法。金屬基復(fù)合材料制造技術(shù)應(yīng)具備的條件1?能夠使增強(qiáng)材料均勻地分布于金屬基體中2?能夠確保復(fù)合材料界面效應(yīng)、混雜效應(yīng)或者復(fù)合效應(yīng)充分發(fā)揮3?能夠充分發(fā)揮增強(qiáng)材料對(duì)基體金屬的增強(qiáng)增韌效果，可制得具有合適界面結(jié)構(gòu)和特性的復(fù)合材料4?工藝簡(jiǎn)單可行，可操作性強(qiáng)、成本適當(dāng)，并盡量符合“近、凈、型”成型理念金屬基復(fù)合材料制造的關(guān)鍵技術(shù)（1） 制備溫度高，在高溫下易發(fā)生不利的化學(xué)反應(yīng)。（2） 增強(qiáng)材料與基體潤(rùn)濕性太差也是金屬基復(fù)合材料需要解決的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。（3） 按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，使增強(qiáng)材料按所需的方向均勻地分布于基體中也是一項(xiàng)需要掌握的關(guān)鍵技術(shù)。反重力鑄造特點(diǎn)成形工藝參數(shù)可在工藝范圍內(nèi)隨意調(diào)整，可保證液體金屬充型平穩(wěn)，減少或避免金屬液在充型時(shí)的翻騰、沖擊、飛濺現(xiàn)象，從而減少了氧化渣的形成。金屬液在壓力作用下充型，可以提高金屬液的流動(dòng)性，鑄件成形性好，有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件。3?鑄件在壓力作用下結(jié)晶凝固，并能得到充分地補(bǔ)縮，鑄件組織致密，機(jī)械性能高。4?具有自然的順序凝固特點(diǎn)，即溫度場(chǎng)的分布自然符合補(bǔ)縮要求。5?有利于降低鑄件的針孔度級(jí)別。6?提高了金屬液的工藝收得率，一般情況下不需要冒口，使金屬液的收得率大大提高。7.勞動(dòng)條件好；生產(chǎn)效率高，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，也是低壓鑄造的突出優(yōu)點(diǎn)。8?對(duì)合金牌號(hào)的適用范圍較寬，基本上可用于各種鑄造合金。不僅用于鑄造有色合金，而且可用于鑄鐵、鑄鋼。特別是對(duì)于易氧化的有色合金，更顯示它的優(yōu)越性能。9?對(duì)鑄型材料沒(méi)有特殊要求，凡可作為鑄型的各種材料，都可以用作反重力成形的鑄型材料。低壓鑄造原理及特點(diǎn)鑄件在常壓環(huán)境下凝固；鑄型材料選用靈活；適應(yīng)面廣，可用于大、中、小型各類鑄件的生產(chǎn)；生產(chǎn)效率高。差壓鑄造原理及特點(diǎn)鑄件在正壓環(huán)境下凝固；鑄件內(nèi)在質(zhì)量和力學(xué)性能高；適合厚壁鑄件的生產(chǎn)；生產(chǎn)效率不高。調(diào)壓鑄造原理及特點(diǎn)負(fù)壓下充型，提高充型能力；鑄件的輪廓清晰；適合薄壁鑄件的生產(chǎn)。真空吸鑄原理及特點(diǎn)充型能力優(yōu)良；金屬利用率和生產(chǎn)效率高；適合小型模殼類精密鑄造鑄件的生產(chǎn)。微觀偏析枝晶偏析，在于晶粒內(nèi)部的成分不均勻性，稱為晶內(nèi)偏析。由于固溶體合金多按枝晶方式生長(zhǎng)，分枝本身（內(nèi)外層）、分枝與分枝之間的成分是不均勻的，故也稱枝晶偏析。2?晶界偏析有些情況下，晶粒中心只有不明顯的微觀偏析，而晶界區(qū)域卻顯示出明顯的偏析，稱為晶界偏析。宏觀偏析宏觀偏析產(chǎn)生的途徑：1）鑄件凝固初期，固相或液相的沉?。?）固液兩相區(qū)內(nèi)液體沿枝晶間的流動(dòng)。正常偏析隨著凝固前沿向中心的推進(jìn)，“多余”的溶質(zhì)原子（kOvl）被排斥在周圍的液體中。這部分液體的溶質(zhì)濃度逐漸升高，后結(jié)晶的固相溶質(zhì)濃度不斷增加，導(dǎo)致鑄件先凝固區(qū)域（鑄件的外層）的溶質(zhì)濃度低于后凝固區(qū)域。k0>1的合金則與此相反。這種溶質(zhì)分布屬于正?，F(xiàn)象，故稱為正常偏析。逆偏析所謂逆偏析是指在kOvl的合金中，雖然結(jié)晶是由外向內(nèi)循序進(jìn)行，但在表層的一定范圍內(nèi)溶質(zhì)濃度分布卻由外向內(nèi)逐漸降低，恰好與正常偏相反，故又稱為反常偏析。逆偏析經(jīng)常出現(xiàn)在以下幾種情況：1?結(jié)晶范圍寬的固溶體合金2?鑄件緩慢冷卻時(shí)逆偏析程度增加枝晶粗大時(shí)易產(chǎn)生逆偏析合金液含氣量較高時(shí)易出現(xiàn)逆偏析V型和逆V型偏析V型和逆V型偏析主要出現(xiàn)在鋼錠中，偏析帶中經(jīng)常富集碳、硫和磷。一般認(rèn)為，凝固初期晶粒從型壁或固液界面脫落沉積，堆積在下部。帶狀偏析鑄錠中有時(shí)還會(huì)見到一種垂直于等溫面推移方向的偏析帶，被稱為帶狀偏析。外界機(jī)械因素引起的鑄型振動(dòng)是這種偏析的主要原因，但在沒(méi)有機(jī)械振動(dòng)外因時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生帶狀偏析。重力偏析鑄件中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)底部和頂部存在著明顯的成分差異。除了由于沿垂直方向逐層凝固而產(chǎn)生的正常偏析外，在許多場(chǎng)合，是由于固液相之間或互不相溶的液相之間有的密度不同，在凝固過(guò)程中發(fā)生沉浮現(xiàn)象而造成的，故稱重力偏析。氣體的來(lái)源1?熔煉過(guò)程中，合金液直接與爐氣接觸，是金屬吸氣的主要途徑。爐料的銹蝕或油污、使用潮濕或含硫量過(guò)高的燃料都會(huì)導(dǎo)致爐氣中水蒸氣、氫氣和二氧化硫等氣體的含量增加，增加金屬液的吸氣。合金液與鑄型的相互作用，是合金吸氣的另一途徑。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)、鑄型透氣性差、無(wú)足夠的排氣措施、澆注速度控制不當(dāng)，都會(huì)使合金液在澆注鑄型時(shí)發(fā)生噴射、飛濺和渦流而使空氣卷入，增加合金中的氣體。析出性氣孔特征：金屬液凝固過(guò)程中，因氣體溶解度下降析出氣體、形成氣泡未能排除而形成的氣孔，稱為析出性氣孔。這類氣孔在鑄件斷面上大面積均勻分布，而在鑄件最后凝固的部位、冒口附近、熱節(jié)中心部位最為密集。形狀有團(tuán)球狀、多角狀和斷續(xù)裂紋狀或者呈混合型。形成機(jī)理：屬液凝固過(guò)程中，因氣體溶解度下降析出氣體、形成氣泡未能排除而形成的氣孔，稱為析出性氣孔。這類氣孔在鑄件斷面上大面積均勻分布，而在鑄件最后凝固的部位、冒口附近、熱節(jié)中心部位最為密集。形狀有團(tuán)球狀、多角狀和斷續(xù)裂紋狀或者呈混合型。反應(yīng)性氣孔金屬液與鑄型之間、金屬與熔渣之間或者金屬液內(nèi)部某些元素、化合物之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的氣孔，稱為反應(yīng)性氣孔。金屬與鑄型之間反應(yīng)生成的氣孔通常分布在鑄件皮下1?3mm處，經(jīng)加工或清理暴露出來(lái)，故又稱為皮下氣孔。另一種反應(yīng)性氣孔是金屬內(nèi)部組元之間或者組元與非金屬夾雜物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的蜂窩狀氣孔，分布均勻。反應(yīng)性氣孔一般出現(xiàn)在砂型鑄造或者合金中含有易氧化組元的鑄件中。形成皮下氣孔的共同特點(diǎn)是：1?鑄型水分含量高、透氣性差，采用了含氧量高的樹指砂；金屬液中原始含氣量咼，比如，鋼水脫氧不良。3?合金中含有易氧化成分，如鐵水中含鋁、鎂及稀土元素。熔點(diǎn)較高的合金或澆注溫度高，容易出現(xiàn)此下氣孔。卷入性氣孔缺陷特征：汽輪鑄件壁內(nèi)氣孔一般呈圓形或橢圓形，具有光滑的表面，一般是發(fā)亮的氧化皮，有時(shí)呈油黃色。表面氣孔、氣泡可通過(guò)拋光發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部氣孔縮孔可通過(guò)X光透視或機(jī)械加工發(fā)現(xiàn)氣孔氣泡在X光底片上呈黑色。產(chǎn)生原因：量充型不平穩(wěn)，卷入氣體型（芯）砂中過(guò)混入有機(jī)雜質(zhì)（如煤屑、草根馬糞等）鑄型（模具）排氣不良模具涂料噴涂不良，冷卻環(huán)（塊）設(shè)置不當(dāng)5?低壓澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)置不良防止方法：正確掌握充型速率，避免卷入氣體。型（芯）砂中不得混入有機(jī)雜質(zhì)以減少造型材料的發(fā)氣量改善模具的排氣能力改進(jìn)模具噴涂質(zhì)量，正確選用及處理冷卻環(huán).塊的置放改進(jìn)壓注參數(shù)設(shè)置，改進(jìn)模具設(shè)計(jì)順序凝固的優(yōu)點(diǎn)是：冒口（澆口）的補(bǔ)縮作用好，可以防止縮孔和縮松，鑄件致密。因此，對(duì)凝固收縮大，結(jié)晶范圍較小的合金，采用這個(gè)原則以保證鑄件的質(zhì)量。順序凝固的缺點(diǎn)是：由于鑄件各部分有溫差，凝固期間容易產(chǎn)生熱裂，凝固后也容易使鑄件產(chǎn)生應(yīng)力和變形。對(duì)于重力鑄造來(lái)說(shuō)，順序凝固原則需要加冒口和補(bǔ)貼，工藝出品率較低，且切割冒口費(fèi)工。同時(shí)凝固優(yōu)點(diǎn)是：凝固時(shí)期鑄件不容易產(chǎn)生熱裂，凝固后也不易引起應(yīng)力、變形；由于不用冒口或冒口很小，而節(jié)省金屬、簡(jiǎn)化工藝，減少勞動(dòng)量。缺點(diǎn)是鑄件中心區(qū)域往往有縮松，鑄件不致密。為了使鑄件實(shí)現(xiàn)順序凝固原則或同時(shí)凝固原則，可釆取下列工藝措施：1.正確布置澆注系統(tǒng)的引入位置，確定合金的澆注工藝；2?采用冒口或冷鐵；米用補(bǔ)貼；4?采用具有不同蓄熱系數(shù)的造型材料。澆注工藝1?調(diào)整液態(tài)金屬的澆注溫度和澆注速度，可以加強(qiáng)順序凝固或同時(shí)凝固。用高的澆注溫度繪慢地澆注，能增加鑄件的縱向溫差，而有利于順序凝固原則。通過(guò)多個(gè)內(nèi)澆口低溫快澆，則減小縱向溫差，而有利于同時(shí)凝固原則。2?鑄件頂部設(shè)置冒口并采用頂注式時(shí)，應(yīng)采用高溫慢澆工藝，以加強(qiáng)順序凝固。但是這種澆注工藝可能帶來(lái)其它弊病。有時(shí)可采用階梯式或縫隙式澆注系統(tǒng)來(lái)解決這個(gè)矛盾。3?對(duì)于底注式澆注系統(tǒng)，采用低溫快澆和補(bǔ)縮冒口的方法，可以減小鑄件的逆向溫差。冒口設(shè)在分型面上，液態(tài)金屬通過(guò)冒口引入內(nèi)澆道，并采用高溫慢澆，是比較合理的。為了實(shí)現(xiàn)同時(shí)凝固原則，內(nèi)澆道應(yīng)從鑄件薄壁處引入，增加內(nèi)澆道數(shù)量，采用低溫快澆工藝。定向凝固方法1.發(fā)熱劑法（EP法）另一種辦注是加n射檔板，把離■區(qū)和低at區(qū)分開，從而加大界面附近的笞板能起到以下詡個(gè)作用’D樓禿移動(dòng)時(shí)，鋼射熱的扼失小，使輸熱曽內(nèi)第持相對(duì)均勻的區(qū)度場(chǎng).2）使躺應(yīng)■到鉤件■固部分表面的H射熱保持星小，從而加強(qiáng)了傳第.離速■固醫(yī)比功率降低法有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，1） 有較大的■度樣度?給改善柱狀品質(zhì)■和補(bǔ)細(xì)條件，在約300nun離度內(nèi)可全是柱狀品?2） 由于時(shí)何和箱狀區(qū)榔變小，M小催析.從而改善了合金組駅.2- 3）役腐盪固逖澤2?3儲(chǔ)。R&m300mmZh.不同凝固條件下的溶質(zhì)分凝a）平衡凝固的情況凝固足夠慢，液相和固相都能充分?jǐn)U散，沒(méi)有成分梯度存在于固相和液相中。根據(jù)溶質(zhì)守恒有：CSfS+CL（1-fS）=C0CS[f