Равновесная кристаллизация алюминиевых сплавов

Все процессы, происходящие при кристаллизации в промышленных условиях, являются неравновесными. Хотя равновесная кристаллизация в реальных условиях не наблюдается, она представляет интерес как предельный случай. В литейном производстве степень отклонения от условий равновесной кристаллизации оказывает значительное влияние на конечную структуру материала.

Равновесная кристаллизация обеспечивается при условии, когда L2 < Ds t, где L — перемещение фронта кристаллизации; Ds — коэффициент диффузии растворенного вещества в закристаллизовавшемся металле; t — время.

Сказанное выше иллюстрирует рис. 2.2. Кристаллизация сплава состава Co начинается при температуре TL и заканчивается при температуре TS. Начальные порции затвердевшего металла имеют концентрацию твердого раствора, выражающуюся отрезком kCo, где k -коэффициент равновесного распределения CS*/CL*, т.е. отношение концентраций, находящихся в равновесии твердого раствора и жидкости. Если принять, что в закристаллизовавшемся твердом растворе полностью прошла диффузия, то концентрация твердого раствора (CS) равна равновесной концентрации твердого раствора (CS*) на линии солидуса. При этом принимается, что диффузия в жидкости также закончилась. После окончания кристаллизации имеется однородный однофазный твердый раствор концентрации C0.