成分過冷

基本信息

• 中文名：成分過冷
• 英文名：constitutional supercooling

• 含義：固液界面前方溶質再分配引起過冷
• 決定因素：界面前方的實際、液相線溫度分布
• 控制因素：受熱擴散、溶質擴散

簡介

成分過冷

在固溶體合金凝固時，在正的溫度梯度下，由於固液界面前沿液相中的成分有所差別，導致固液界面前沿的熔體的溫度低於實際液相線溫度，從而產生的過冷稱為成分過冷。這種過冷完全是由於界面前沿液相中的成分差別所引起的。溫度梯度增大，成分過冷減小。

成分過冷：凝固時由於溶質再分配造成固液界面前沿溶質濃度變化，引起理論凝固溫度的改變而在液固界面前液相內形成的過冷。這種由固-液界面前方溶質再分配引起的過冷，稱為成分過冷。由界面前方的實際溫度和液相線溫度分布兩者共同決定。

成分過冷不僅受熱擴散的控制，更受溶質擴散的控制。

必備條件

成分過冷必須具備兩個條件：第一是固-液界面前沿溶質的富集而引起成分再分配；第二是固~液界面前方液相的實際溫度分布，或溫度分布梯度必須達到一定的值。

對合金而言，其凝固過程同時伴隨著溶質再分配，液體的成分始終處於變化當中，液體中的溶質成分的重新分配改變了相應的固液平衡溫度，這種關係有合金的平衡相圖所規定。利用“成分過冷”判斷合金微觀的生長過程。

在固相無擴散，液相有限擴散條件下的定向凝固過程中，保持平界面凝固的成分過冷判據為：GL≥-mL(1-k)C0/kDL.其中GL為凝固界面前沿溫度梯度，R為凝固速率，mL為液相線斜率，k為溶質平衡分配係數，C0為溶質濃度，DL為溶質擴散係數。

成分過冷對合金凝固組織形態的影響

隨著成分過冷度從小變大，使界面成長形狀從平直界面向胞狀和樹枝狀發展。