
【化】 dephlegmation; fractional condensation
segregate
【化】 dephlegmation; fractional condensation; fractionation; segregation
【医】 dephlegmation; fractional condensation; segregation
affect; effect; intention; action; motive; operation
【医】 action; effect; process; role
【经】 role
分凝作用(Segregation)是材料科学和冶金学中的重要现象,指合金在凝固过程中溶质原子在固相与液相之间分布不均的现象。该过程由溶质再分配定律(Solute Redistribution Law)主导,其数学表达式为:
$$ C_s = k_0 cdot C_l $$
其中,( C_s ) 表示固相溶质浓度,( C_l ) 表示液相溶质浓度,( k_0 ) 为平衡分配系数。当 ( k_0 < 1 ) 时,溶质会在液相富集;( k_0 > 1 ) 时则向固相聚集。
根据《ASM Handbook》的定义,分凝作用可分为微观偏析(晶粒内部成分差异)和宏观偏析(铸锭整体成分梯度)两类,前者受凝固速率影响,后者与熔体对流密切相关。实际工业应用中,该现象直接影响金属材料的力学性能和耐腐蚀性,例如铝合金铸件表层富硅导致的脆性断裂问题。
剑桥大学材料系研究指出,通过定向凝固技术可调控分凝效应,这在单晶涡轮叶片制造中具有关键作用(参考文献:Cambridge University Materials Science Department Technical Report, 2023)。
分凝作用是蒸馏过程中通过选择性冷凝实现物质分离的关键机制,具体解释如下:
基本原理
分凝作用利用混合物中不同组分的沸点差异进行分离。当混合蒸汽进入分凝器(一种温度控制装置)时,沸点高于分凝器温度的组分优先冷凝成液体,而沸点较低的组分仍保持气态继续上升。
核心机制
应用场景
常见于石油分馏、化工生产等领域的蒸馏塔中,用于逐级分离不同馏分(如汽油、柴油的分馏)或提纯化学品(如酒精精馏脱水)。
与全凝器的区别
分凝器仅部分冷凝蒸汽(选择性分离),而全凝器会将所有蒸汽完全冷凝。这种部分冷凝允许系统进行多次汽化-冷凝循环,从而提高分离效率。
示例:在苯和甲苯的分离中,分凝器温度若设为90℃,苯(沸点80℃)会保持气态上升,甲苯(沸点110℃)则冷凝回流至塔内,实现两者的逐步分离。
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