
【机】 interdendritic segregation
树枝状晶间偏析(Dendritic Intergranular Segregation)是材料科学(尤其是金属凝固领域)中的一个重要概念,指合金在非平衡凝固过程中,溶质元素在枝晶间区域(晶界附近)富集或贫化的现象。以下是详细解释:
一、核心概念解析
树枝状(Dendritic)
指金属或合金凝固时形成的树枝状晶体结构。熔体冷却时,晶核生长成主干(一次枝晶臂),再分叉出次级枝干(二次枝晶臂),形成类似树枝的形貌。
晶间(Intergranular)
指枝晶臂之间的区域,即不同枝晶臂交汇的边界地带。这些区域通常是最后凝固的部分。
偏析(Segregation)
指合金中溶质元素分布不均匀的现象。在树枝状晶间偏析中,溶质元素(如杂质或合金元素)因凝固速度差异,在枝晶间富集或贫化,导致局部成分偏离平均成分。
二、形成机制
在非平衡凝固(如实际铸造过程)中,溶质元素在固-液界面前沿发生再分配:
三、影响与后果
四、控制与消除方法
权威参考文献
《ASM Handbook, Volume 15: Casting》详细描述了凝固偏析机制及影响(链接:https://www.asminternational.org)
徐恒钧等编著,机械工业出版社,解释枝晶生长与偏析模型(第5章)。
“Introduction to Solid State Chemistry”课程讲义(链接:https://ocw.mit.edu/courses/3-091sc-introduction-to-solid-state-chemistry-fall-2010/)
Metallurgical and Materials Transactions A 中多篇论文分析偏析定量模型(例如 DOI: 10.1007/s11661-020-05974-z)。
树枝状晶间偏析(又称枝晶偏析或晶内偏析)是金属或合金凝固过程中因成分不均匀而形成的微观偏析现象。以下为详细解释:
定义与表现
指在树枝状晶粒内部,枝干与枝间区域的化学成分差异。例如,先结晶的枝干含较多高熔点组元(如钢中的铁素体),后凝固的枝间区域则富集低熔点组元(如硫、磷等杂质)。
形成原因
影响因素
影响与消除方法
偏析会导致材料力学性能下降(如脆性增加)。可通过扩散退火(高温长时间保温)促使原子重新扩散,改善成分均匀性。
该现象常见于铸件、焊接件等快速凝固的金属材料中,是冶金领域重要的质量控制问题。
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