本文標題："熔液液相凝固界面雜質(zhì)微粒、硫化物實驗顯微鏡"
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熔液液相凝固界面雜質(zhì)微粒、硫化物實驗顯微鏡
除了熱過冷以外，在合金凝固界面前沿還可能出現(xiàn)一種取決于合金
結(jié)晶性質(zhì)和溶質(zhì)擴散性質(zhì)的“成分過冷”現(xiàn)象。合金凝固過程中，進入
固相的溶質(zhì)濃度低于進入液相的溶質(zhì)濃度時，隨溫度下降，將有更多的
溶質(zhì)由固相排出而富集于凝固界面前沿的液相中。如果溶質(zhì)不能充分擴
散，將使界面附近的液相凝固溫度因溶質(zhì)濃度不同而呈曲線變化。但熱
傳導(dǎo)使離開界面的液相溫度基本上呈線性變化。因此，處于界面前沿不
同距離的液相中實際過冷量出現(xiàn)差異，近界面處過冷量減小，最大過冷
量出現(xiàn)在離開界面一定距離的液相中。這樣就出現(xiàn)了因溶質(zhì)富集而產(chǎn)生
的過冷量分布偏離熱過冷量分布的現(xiàn)象，即出現(xiàn)了成分過冷。成分過冷
可促使熔液在離開界面、過冷最大的部位形核，孤立地析出固相并生長
(一般稱之為內(nèi)生長)。這種現(xiàn)象可導(dǎo)致凝固界面形貌以及凝固組織形態(tài)
發(fā)生變化。
片狀石墨生長
當前已經(jīng)觀察到的石墨形態(tài)有幾十種，分屬不同類型。已知石墨形
態(tài)及結(jié)構(gòu)都與它們的生長模式有關(guān)，不同的生長模式在很大程度上決定
了石墨形態(tài)和結(jié)構(gòu)。通常根據(jù)石墨的外部形貌對其進行分類，實際上也
是對石墨生長模式的劃分。
石墨的形成過程符合一般晶體結(jié)晶規(guī)律，要經(jīng)過形核和生長兩個階
段。鐵水內(nèi)的某些雜質(zhì)微粒、硫化物和氧化物都可能成為石墨的形核基
質(zhì)。當鐵水的碳活度達到一定程度，碳原子移向形核基質(zhì)，并在其上沉
積，形成石墨微晶。這種微晶以及鐵水中殘留的未溶石墨微粒達到一定
尺寸后，都能成為有效的石墨結(jié)晶核心。
石墨結(jié)晶核心中的碳原子并不完全按照石墨晶格結(jié)構(gòu)整齊排列，而
是存在許多晶體缺陷。有些晶體缺陷可為石墨生長提供生長臺階。對石
墨生長最有作用的缺陷是螺位錯和旋轉(zhuǎn)孿晶。由于碳原子在不同生長臺
階上的結(jié)合能不同，而且受到一些表面活性元素的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)不同
的生長機制，產(chǎn)生形態(tài)各異的石墨晶體。
石墨晶體是沿六方晶格的晶向和晶向生長的。兩個晶向的生長起始
于不同的生長臺階，并有各自的生長機制。在缺陷提供的臺階上添加原
子是晶體生長的一種方式。由于晶體缺陷處具有較高能量，易于接納外
來原子。臺階上接納了一層原子后又形成新的臺階，原子繼續(xù)添加在新
的臺階上，使晶體進一步生長。
觀察由灰鑄鐵萃取的片狀石墨晶體，發(fā)現(xiàn)它是由許多呈層狀排列的
薄片狀石墨疊集而成。薄片狀晶體大體上平行于石墨片體表面。在片狀
石墨單晶體內(nèi)，沿晶體長度方向的延伸量遠大于片體增厚量。
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