收藏
0有用+1
0

scheil

物理学术语
Scheil方程(Scheil-Gulliver方程)涉及合金凝固过程中溶质元素的再分配,又称非平衡结晶时的杠杆定律,它在比较广泛的实验条件范围内描述了固相无扩散、液相均匀混合下溶质再分配规律。
外文名
scheil
分    类
方程
别    名
非平衡结晶时的杠杆定律

目录

定义

播报
编辑
Scheil方程(Scheil-Gulliv誉备霸谅er方程)用于描述合金非平衡凝固讲再拘过程中的溶质再分配规寻辨拔律。
如果在单相合金的凝固过程中,固液两相的均匀化来不及通过传质而充分进行,则除界面处能处于局部平衡状态外,固液两相中平均成分势必偏离平衡相图所确定的数值。这种凝固过程称为非平衡凝固 [1]民祝讲轿嚷。
平衡凝固是极难实现的,实际的凝固过程都是非平衡凝固。因为溶质的扩散系数只有温度扩散系数的10E-3~10E-5,特别是溶质在固相中的扩散系数更小,因此,当溶质还未来得及扩散时,温度早已降低得很多,而使固-液界面大大向前推进,新成分的固相又结晶出来 [2]悼体驼放尝。
非平衡凝固时的溶质再分配规元陵纹律主要取决于液相传质条件。

推导

播报
编辑
Scheil方程的推导基于以下假设:
(1)固相中无扩散,
(2)液相均匀混合,液态金属在任何时刻都能通过扩散、对流或强烈搅拌而使其成分完全均匀,
(3)固-液界面处于局部平衡状态;
(4)固相线和液相线为直线。
图1
如图1所示,假设一个等截面的水平圆棒自左向右单向凝固,合金原始成分为
,界面前方为正温度梯度,界面始终以宏观的平面形态向前推进。
凝固过程中某一瞬间,固-液界面处的成分分别为
,相应的质量分数分别为
,当界面处的固相增加
时,其排出溶质量为
,相应地使剩余液相
的浓度升高
,则
因为
,上式可写成
积分边界条件:
时,
,故有
同样
此即Scheil方程。需要注意的是,由于推导过程中作了一系列的假设,因此表达式是近似的。当
,即当凝固临近结束时,Scheil方程是不适用的 [1]