合金或凝固溫度高溫金屬樣品分析顯微鏡
結晶潛熱的處理
高溫金屬隨著(zhù)熱量散失,溫度下降,進(jìn)而發(fā)生凝固,逐漸由
液相轉變?yōu)楣滔�。如果將初始凝固階段的過(guò)冷現象略去不計,則
對純金屬、共晶合金或凝固溫度范圍很窄的合金來(lái)說(shuō),凝固開(kāi)始
后的一段時(shí)間內,固相不斷增多,但溫度始終保持在熔點(diǎn)附近,
這是由于釋放的潛熱補償了傳導帶走的熱量,亦即補償了由傳熱
所引起的溫度下降。在物相轉變的過(guò)程中,同時(shí)將釋放凝固潛熱(
也稱(chēng)熔化潛熱或結晶潛熱,均可簡(jiǎn)稱(chēng)為潛熱)。
潛熱的釋放是凝固過(guò)程區別于一般導熱過(guò)程的顯著(zhù)持點(diǎn):首
先,是凝固現象這一物理過(guò)程的本身,潛熱的釋放將明顯降低鑄
件的冷卻與凝固速度;其次,對支配導熱過(guò)程的傅里葉方程,由
于潛熱釋放,實(shí)質(zhì)上變成了具有內熱源的溫度場(chǎng)。目前,在數值
模擬中結晶潛熱的處理方法包括溫度回升法(或稱(chēng)溫度補償法)、
有效比熱容法(又稱(chēng)當量比熱容法或等價(jià)比熱容法)和熱焓法等。
其中,等價(jià)比熱容法和溫度回升法是用來(lái)處理鑄件凝固過(guò)程中潛
熱釋放的兩種常用方法。
由于金屬液相的內能日大于固相時(shí)的內能E。,當合金由液相
轉變?yōu)楣滔鄷r(shí),這個(gè)熱力學(xué)能變化AE稱(chēng)為凝固潛熱。凝固潛熱的
釋放是鑄件凝固過(guò)程中的重要特征之一,在進(jìn)行數值模擬計算時(shí)
處理好結晶潛熱是保證溫度場(chǎng)計算和分析準確性的重要條件。
等價(jià)比熱容法是用一定溫度下潛熱釋放的等價(jià)比熱容代替實(shí)
際比熱容來(lái)求解傳熱方程
盡管這種方法在處理潛熱釋放上比較簡(jiǎn)便且準確,但是由于c
。是在t時(shí)刻確定的,如果相變溫度在t和t+m之間,等價(jià)比熱法計
算潛熱釋放會(huì )造成很大誤差,尤其是按此方法處理結晶溫度區間
較小的合金時(shí),當單元溫度通過(guò)液相線(xiàn)溫度和固相線(xiàn)溫度時(shí)會(huì )產(chǎn)
生明顯的誤差。