成分過(guò)冷名詞解析

成分過(guò)冷是指在凝固過(guò)程中，由于溶質(zhì)在固液界面前沿的再分配，導(dǎo)致固液界面前沿溶質(zhì)濃度的變化，從而引起理論凝固溫度的變動(dòng)，進(jìn)而在液固界面前液相內(nèi)形成的過(guò)冷現(xiàn)象，這種由固-液界面前方溶質(zhì)再分配引起的過(guò)冷，我們稱(chēng)之為成分過(guò)冷。

與之相對(duì)，熱過(guò)冷則是由于液體在較大過(guò)冷度下，在固液界面向前推移時(shí)，結(jié)晶潛熱的釋放造成的負(fù)溫度梯度所形成的過(guò)冷，熱過(guò)冷現(xiàn)象可出現(xiàn)在純金屬或合金的凝固過(guò)程中，通常會(huì)導(dǎo)致樹(shù)枝晶的形成。

當(dāng)界面前沿液體的實(shí)際溫度呈現(xiàn)正梯度時(shí)，即可形成圓缺型的過(guò)冷區(qū)，這種與液體內(nèi)溶質(zhì)濃度相關(guān)的過(guò)冷現(xiàn)象稱(chēng)為成分過(guò)冷，其過(guò)冷程度被稱(chēng)為“成分過(guò)冷度”。

成分過(guò)冷對(duì)固溶體結(jié)晶時(shí)晶體長(zhǎng)大方式及鑄錠組織的影響

當(dāng)過(guò)冷度較小時(shí)，晶體的長(zhǎng)大速度相對(duì)較慢，尤其是與頂部相比，這會(huì)導(dǎo)致溝槽不斷加深，在一定條件下，界面最終會(huì)達(dá)到特定的形狀，隨后晶體生長(zhǎng)將以凹凸不平的胞狀界面恒速向液體中推進(jìn)。

影響成分過(guò)冷的因素包括溫度梯度、結(jié)晶速度、相圖上液相線(xiàn)的斜率、液相中溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)以及平衡分配系數(shù)等。

冷卻速度對(duì)晶體長(zhǎng)大方式和速度的影響表現(xiàn)在：冷卻速度越快，材料的過(guò)冷度相應(yīng)增加，結(jié)晶形核過(guò)程的時(shí)間滯后性增強(qiáng)，從而導(dǎo)致過(guò)冷度的提高。

由于固溶體在實(shí)際凝固過(guò)程中，界面前沿的液體成分持續(xù)變化，溶質(zhì)含量越高，熔點(diǎn)越低，因此在結(jié)晶時(shí)，界面前沿的液相區(qū)會(huì)形成一個(gè)過(guò)冷區(qū)，即成分過(guò)冷，即使是在正溫度梯度下，固溶體也會(huì)呈現(xiàn)樹(shù)枝狀生長(zhǎng)。

影響成分過(guò)冷的關(guān)鍵因素

1、液相溫度梯度：液相溫度梯度是指液相中的溫度隨至界面距離的增加而產(chǎn)生的溫度分布狀況，它是影響成分過(guò)冷的重要因素之一。

2、材料形狀和尺寸：材料的形狀和尺寸也會(huì)影響過(guò)冷度，材料的成分和結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)過(guò)冷度產(chǎn)生顯著影響，實(shí)驗(yàn)條件，如實(shí)驗(yàn)室的溫度、濕度、氣壓等，同樣會(huì)對(duì)過(guò)冷度的大小產(chǎn)生影響。

3、其他影響因素：包括金屬的性質(zhì)，不同金屬的過(guò)冷度存在差異；液體金屬的純度，純度越高，過(guò)冷度越大；以及冷卻速度，冷卻速度越快，過(guò)冷度也相應(yīng)增加。