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過冷度

鎖定
所謂過冷度是指在一定壓力下冷凝水的温度與相應壓力下飽和温度的差值
或是指物質(如金屬、合金、晶體)的理論結晶温度Tcrystalize與實際給定的結晶現場温度Tcurrent的差值,即△T=Tcyrstalize-Tcurrent。
中文名
過冷度
公    式
△T=Tcrystalize-Tcurrent
影響因素
性質、純度、冷卻速度
英    譯
degree of under cooling
釋    義
一定壓力下冷凝水的温度與相應壓力下飽和温度的差值

過冷度定義

過冷度degree of under cooling
熔融金屬平衡狀態下的相變温度與實際相變温度的差值。純金屬的過冷度等於其熔點與實際結晶温度的差值,合金的過冷度等於其相圖中液相線温度與實際結晶温度的差值。
每一種物質都有自己的平衡結晶温度或者稱為理論結晶温度,但是,在實際結晶過程中,實際結晶温度總是低於理論結晶温度的,這種現象稱為過冷現象,兩者的温度差值被稱為過冷度。過冷度的大小與冷卻速度密切相關,冷卻速度越快,實際結晶温度就越低,過冷度就越大;反之冷卻速度越慢,過冷度就越小,實際結晶温度就更接近理論結晶温度。

過冷度用途

連續冷卻時候,冷卻速度的高低影響相變時過冷度的大小。正是過冷度的大小影響組織形貌和結晶類型。緩慢冷卻時候,合金在不大的過冷度下就發生了相變。這時候只能結晶析出石墨。過冷度足夠大冷卻速度足夠快時候,就會析出滲碳體。(鋼鐵冶煉中工業生產實用參數)
隨着冷卻速度的增加,過冷度也會增加。在具有較大的過冷度的情況下,形核率的增加比晶核長大的速度更快從而可以獲得更細晶粒

過冷度影響因素

1.金屬的性質:不同金屬的過冷度不同。
2.液體金屬的純度:純度越大,過冷度越大。
3.冷卻速度:冷卻速度越大,過冷度越大。

過冷度相關研究

熱力學動力學因素對金屬熔體形核過程的影響用過冷度統一起來,從理論上建立了過冷度的一般方程 [1]  ,並得到了確定過冷金屬熔體中的有效異質核心種類和數量的方法.結果表明:在異質核心種類一定的條件下,金屬熔體的過冷度隨異質核心總表面積(SvV)的減小或冷卻速度(Rc)的增大而增大,當SvV與Rc的比值減小到一臨界值時,金屬熔體的過冷度增大到其最大值.此最大過冷度的大小取決於金屬熔體中原子無量綱擴散活化能因子與形核驅動力因子(ψ)的比值大小,並受異質核心潤濕角的影響. 與ψ的比值越小,其最大過冷度越大,但最大不會超過熔點的2/3;異質核心的潤濕角越小,金屬熔體的最大過冷度越小,達到此最大過冷度所需要的SvV/ Rc值亦越小 [2] 
參考資料
  • 1.    [1]侯超傑,靳玉春,趙宇宏,侯華,佟樂樂. 過冷度對Ni-Cu合金枝晶偏析影響的相場法模擬[J]. 中國有色金屬學報,2016,26(01):60-65.
  • 2.    [2]堅增運,常芳娥,馬衞紅,嚴文,楊根倉,周堯和. 金屬熔體的形核和過冷度[J]. 中國科學E輯:技術科學,2000(01):9-14.