1.与液态结晶过程相比，固态相变有什么特点？这些特点对固态相变后形成的组织有什么影响？

2.分别指出凝固、脱溶、再结晶和二次再结晶等几个转变过程的驱动力和阻碍力。

3.如何控制纯金属凝固后的晶粒大小。

4.讨论合金结晶时的生长形貌。

参考解析：

1.液态相变和固态相变两者的

相同点：（1）都是相变，由形核、长大组成；（2）临界形核半径、临界形核功形式相同，（3）转变动力学也相同，（4）相变的驱动力都是新旧两相化学位差。

不同点：（1）固态相变阻力多了应变能一项，造成固态相变的临界半径和形核功增大；（2）新相可以以亚稳态方式出现，存在共格半共格界面，特定的取向关系，非均匀形核。（3）生长方面出现惯习现象，形成特殊的组织形态，如片状组织；亚稳态的出现减小相变阻力。

2.

3.（1）提高冷却速度从而加大了过冷度。相变驱动力加大，提高了形核率。（2）加孕育剂。提供大量的非均匀形核地点，提高了形核率，降低了形核位垒。（3）机械或电磁搅拌。将枝晶振碎增加核数目或加强热满打满算能量落，提高了形核率。

4.合金凝固时生长形貌液相前沿负温度梯度时，和纯金属情况相同，界面可凸出长大，并可能呈树枝状长大温度梯度为正时，由于界面前沿溶质富集，相应液相凝固点降低，这种由于界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷，成为组分过冷。存在组分过冷时，使得平直界面的偶然扰动凸出可以持续长大。界面前沿的组分过冷区大小取决于实际温度场温度梯度dT/dx和熔点分布曲线在界面处的dTL./dx，只有dTL./dx>dT/dx才会存在组分过冷。

A.  组分过冷不大时，过冷区较小，凸起部分不可能有较大伸展，使界面形成胞状组织

B.  若组分过冷区非常大，凸出部分就能继续向过冷液相中生长，同时侧面产生分枝，形成二次枝晶轴，进而再长出三次枝晶轴，这样界面为树枝状组织。

C.  另外还有介于平面状和胞状之间的平面胞状晶核介于胞状和树枝状之间的胞状树枝晶。

第八期优秀学员名单：Shell

优秀学员展示：

Shell

1.二者相同点：a都经历形核、长大的过程b相变的驱动力都是新旧两相自由能差c临界形核功形式相同
不同点：a固态相变的相变阻力多了一项应变能b固态相变出现惯习的现象
4.合金凝固时固液界面前沿出现负温度梯度时，和纯金属情况相同呈树枝状长大。温度梯度为正时，可能存在组分过冷。

1.与液态结晶过程相比，固态相变有什么特点？这些特点对固态相变后形成的组织有什么影响？

2.分别指出凝固、脱溶、再结晶和二次再结晶等几个转变过程的驱动力和阻碍力。

3.如何控制纯金属凝固后的晶粒大小。

4.讨论合金结晶时的生长形貌。

参考解析：

1.液态相变和固态相变两者的

相同点：（1）都是相变，由形核、长大组成；（2）临界形核半径、临界形核功形式相同，（3）转变动力学也相同，（4）相变的驱动力都是新旧两相化学位差。

不同点：（1）固态相变阻力多了应变能一项，造成固态相变的临界半径和形核功增大；（2）新相可以以亚稳态方式出现，存在共格半共格界面，特定的取向关系，非均匀形核。（3）生长方面出现惯习现象，形成特殊的组织形态，如片状组织；亚稳态的出现减小相变阻力。

2.

3.（1）提高冷却速度从而加大了过冷度。相变驱动力加大，提高了形核率。（2）加孕育剂。提供大量的非均匀形核地点，提高了形核率，降低了形核位垒。（3）机械或电磁搅拌。将枝晶振碎增加核数目或加强热满打满算能量落，提高了形核率。

4.合金凝固时生长形貌液相前沿负温度梯度时，和纯金属情况相同，界面可凸出长大，并可能呈树枝状长大温度梯度为正时，由于界面前沿溶质富集，相应液相凝固点降低，这种由于界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷，成为组分过冷。存在组分过冷时，使得平直界面的偶然扰动凸出可以持续长大。界面前沿的组分过冷区大小取决于实际温度场温度梯度dT/dx和熔点分布曲线在界面处的dTL./dx，只有dTL./dx>dT/dx才会存在组分过冷。

A.  组分过冷不大时，过冷区较小，凸起部分不可能有较大伸展，使界面形成胞状组织

B.  若组分过冷区非常大，凸出部分就能继续向过冷液相中生长，同时侧面产生分枝，形成二次枝晶轴，进而再长出三次枝晶轴，这样界面为树枝状组织。

C.  另外还有介于平面状和胞状之间的平面胞状晶核介于胞状和树枝状之间的胞状树枝晶。

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1.二者相同点：a都经历形核、长大的过程b相变的驱动力都是新旧两相自由能差c临界形核功形式相同
不同点：a固态相变的相变阻力多了一项应变能b固态相变出现惯习的现象
4.合金凝固时固液界面前沿出现负温度梯度时，和纯金属情况相同呈树枝状长大。温度梯度为正时，可能存在组分过冷。