导图社区 凝固组织
凝固组织思维导图，介绍了等轴晶体、柱状晶、单晶、微晶等的应用、形成条件和制造方法等内容，需要的自取。
这是一篇关于结晶的思维导图
凝固知识总结，包括凝固的基本概念、凝固方式、冷却条件、凝固区域和研究方法五部分内容，需要的看看。
金属基复合材料知识总结，包括它的定义、长纤维增强金属基复合材料、凝固过程、强化向形态、自生复合材料等内容。
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第14章DNA的生物合成读书笔记
凝固组织
等轴细晶
晶界面积大，杂质缺陷分布比较分散
晶体取向不同，性能方向性小，比较稳定
晶粒越细，其综合性能越好，抗疲劳性能越好
获得细晶的技术
强化非均质生核和促进晶粒游离
抑制凝固过程中柱状晶区的形成和发展
金属流对型壁的冲刷
电磁搅拌
孕育处理
促进液体内部的形核
变质处理
主要通过改变晶体的生长方式，从而改变晶体的形貌和生长速度
成分过冷元素
外加晶核
在浇注时向金属液流中加入与欲细化相具有界面共格对应的高熔点物质或同类金属的碎粒，使之在液体中作为有效质点促进非自发生核。
加入生核剂
加入的物质本身不一定能作为晶核，但通过它们与液体金属中某些元素的相互作用，能产生晶核或有效质点，促进非自发生核。
组成较稳定的化合物
少量元素能与液体中某元素（最好是细化相原子）组成较稳定的化合物，此化合物与欲细化相具有界面共格对应关系，就能促进非自发生核。
造成很大的微区富集
少量元素能在液体中造成很大的微区富集，迫使结晶相提前弥散析出
外界晶核可以作为结晶核心 加入生核剂不一定可以作为结晶合金
既能阻碍已有晶体生长，又能形成较大的成分过冷促进生核，同时又使晶体的分枝形成新的缩颈，易于熔断脱落，形成新的晶核。
柱状晶
凝固区域较窄
其横向生长受到相邻晶体的阻碍，树枝晶得不到充分的发展，分枝较少
晶间杂质少，组织致密，具有良好的强度和塑性
力学性能有明显的方向性，纵向好横向差
在凝固冷却过程中容易沿晶界产生裂纹
制备技术单向凝固
单向凝固的目的是为了使铸件或铸锭获得按一定方向生长的柱状晶或单晶组织
原理
在开始凝固的部位形成稳定的凝固壳
凝固壳的形成阻止了该部位的型壁晶粒游离，并为柱状晶提供了生长基础
可通过各种激冷措施达到
要确保凝固壳中的晶粒按既定方向通过择优生长而发展成平行排列的柱状晶组织
固-液界面前方不应存在生核和晶粒游离现
条件
单向散热
要使凝固系统始终处于柱状晶生长方向的正温度梯度作用下，并且要绝对阻止侧向散热以避免界面前方型壁及其附近的生核和长大
正温度梯度
足够大的GL/R防止成分过冷
成分过冷判据  增大过冷度降低生长速度预防成分过冷 提高熔体的纯净度，减少因氧化和吸氧而形成的杂质污染，对已有的有效衬底则通过高温加热或加入其它元素来改变其组成和结构等方法均有助于减少熔体的非均质生核能力
避免成分过冷
要避免液态金属的对流、搅拌和振动
对晶粒密度大于液态金属的合金，避免自然对流的最好方法就是自下而上地进行单向结晶。 当然也可以通过安置固定磁场的方法阻止其单向结晶过程中的对流。
防止晶粒游离
自下而上的单向结晶
安装固定磁场
单向凝固技术
合金性质
溶质含量
液相线斜率
和液相中的扩散系数
工艺参数
温度梯度
关键：提升温度梯度
凝固速率
工艺
炉外单向凝固法
炉内单向凝固法
功率下降法
高速凝固法
液态金属冷却法
区域熔化液态金属冷却法
单晶
应用
单晶体在力学强度上要比同物质的多晶体高出许多倍，单晶还应用于大规模集成电路 由于它不存在晶界，没有晶界强化元素，因而具有良好的持久寿命，低的蠕变速度和好的热疲劳性能，并且由于产生偏析的晶界被排除，从而使抗氧化、抗热腐蚀性能大幅提高
只能形成一个晶核
避免非均质形核
籽晶
形核
前沿熔体处于过热状态
结晶过程的潜热只能通过生长着的晶体导出，即确保单向凝固方式
固—液界面前沿不允许有温度过冷和成分过冷
平面生长，避免产生柱状晶或包状晶
制造方法
正常凝固法
坩埚移动或炉体移动单向凝固法
缺点：晶体和坩埚壁接触，容易产生应力或寄生成核，因此，在生产高完整性的单晶时，很少采用。 生产单晶铸件的关键是利用柱状晶生长过程中的竞争和淘汰，最终在铸件本体中保留一个柱状晶晶粒。 这种方法与所谓“植入籽晶”法相比，不需要预先制备籽晶，使工艺比较简单。 合金液浇人模壳后，激冷结晶器表面形成等轴晶，在单向凝固的条件下，经过一定高度的择优生长，得到一束接近[0 0 1]取向的柱状晶，再经过一定长度的通道，将其余晶粒全部抑制，只有一个柱状晶晶粒长入铸体本体。 晶粒生长分为三个阶段：1.水冷结晶器表面形成等轴晶；2.晶体沿热流相反方向生长为柱晶，柱状晶位向差异，造成各取向柱晶生长速率不同，最后是[0 0 1]取向的柱晶处于领先地位；3.靠近起始段上部，柱晶生长比较稳定，竞争程度缓和，大多数柱晶的取向偏离度比较小。
单晶质量控制
杂质 原材料的纯度是获得高完整性单晶的重要前提，生长环境也可能污染熔体。 如果杂质的溶质分配系数小，杂质将富集于界面，一旦其浓度达到过饱和状态，杂质将在界面上成核、长大，并以包裹物形式进入晶体，这些包裹物不仅是光散射的中心，而且也会诱发位错。 另外，杂质的存在也会增加界面的不稳定性。 降低晶体的提拉速率，有助于消除这类包裹物。 生长环境中的气体作为杂质，溶解在熔体中， 会形成气泡。 生长层 当晶体生长时，熔体的温度若出现温度起伏，将引起晶体生长速率的起伏，由于不同生 长速率影响到有效溶质分配系数k0 ，于是在晶 体中将产生溶质浓度起伏，这样，在晶体生长 过程中容易出现轴向、甚至径向的成分不均匀性，这种宏观缺陷称为生长层(条纹)。 产生生长层的原因还可能由于熔体中不稳定 对流引起溶质边界层δ 的瞬时变化，δ和生长速率一样会影响k0 的值。 生长层的存在破坏了晶体各种物理性能的均匀性，因此必须采取工艺手段抑制生长层的产生，温度波动造成的瞬时生长速率的起伏还会使晶体中产生位错。 籽晶 若籽晶质量不好，则缺陷、位错、晶界等会引入晶体。 因此，必须使用适当取向的高度完整的籽晶，以及合适的下种和引晶工艺，才能在较快的提拉速度下获得高质量晶体
区熔法
水平区熔法
水平区熔法主要用于材料的物理提纯，也用来生长单晶体。 这种方法与正常凝固法相比，其优点是减小了坩埚对熔体的污染，降低了加热功率，另外区熔过程可以反复进行，从而提高了晶体的纯度。 这种方法多用于制备单晶锗。
制备单晶锗
悬浮区熔法
目前不用水平区熔法制取纯度更高的单晶硅。由于熔硅有较大的表面张力和小的密度，悬浮区熔法正是依靠表面张力支持着正在 生长的单晶和多晶棒之间的熔区，所以采用悬浮区熔法是生长单晶硅的优良方法。 由于加热温度不受坩埚熔点限制，因此可以用来生长熔点高的材料，如单晶钨等
制备单晶硅、高熔点材料
避免坩埚污染
微晶
非晶
快速凝固
防止成分过冷

细等轴晶制备方法
细等轴晶制备思路
