树枝晶

更新时间:2024-01-29 09:02

树枝晶(dendritic crystal)是指一种能将其分枝成长过程中的某一阶段保留下来的树枝状晶体。其中有的是由于在其分枝成长过程中母液枯竭而直接残留下来的,有的是虽已无枝状形貌,但经过适当的溶液侵蚀而间接显现的。

简介

树枝晶(dendritic crystal)是指一种能将其分枝成长过程中的某一阶段保留下来的树枝状晶体。其中有的是由于在其分枝成长过成中母液枯竭而直接残留下来的,有的是虽已无枝状形貌,但经过适当的溶液侵蚀而间接显现的。

分类

(1)胞状树枝晶;

(2)自由树枝晶。

形成原因

当dT/dx < 0(负的温度梯度)时,界面的热量可以从固、液两相消散,界面移动不只受到固相传热速率控制。如果某处偶然伸入液相,则进入了ΔT更大的区域,可以更大的速率生长,伸入液相中形成一个晶轴

由于晶轴结晶时向两侧液相中放出潜热,使液相中垂直于晶轴的方向又产生负向温度梯度,这样晶轴上又会出现二次晶轴。同理二次晶轴上又会长出三次晶轴,如图1。这种生长方式称为树枝状生长。

物质以树枝方式生长时,最后凝固的金属将树枝空隙填满,使每个枝晶成长为一个晶粒

条件

许多晶体,特别是金属晶体大多经历过分枝成长过程,其条件是:

(1)结晶周缘的母液具有适当的组分过冷或负的温度梯度;

(2)晶体相对于其成长界面具有合适的取向。

树枝晶成长过程

树枝晶成长过程大多是先形成主枝(一次枝),而后在其上分出二次枝,二次枝上再分出三次枝……如此不断,直至各级枝相互衔接合缝而终结。若在过程中。母液供应中断.即可直接获得不同形态的树枝晶。

在金属和合金铸件中,经常会发现树枝晶,其大小和粗细——枝间距往往对铸件性能有相当大的影响。非金属铸件在条件合适时,也会出现树枝晶,但树枝状界面大多为较规则的棱面。

晶体特性

树枝状生长在粗糙界面的物质中最明显,在光滑界面物质中往往不甚明显。

树枝晶的基本结构单元也是折叠链片晶,但与球晶不同的是,球晶是在所有半径方向以相同的速度发展,树枝晶则是在特定方向上优先发展,树枝晶中晶片具有规则的外形。

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