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
高溫金屬隨著熱量散失,溫度下降,進而發生凝固,逐漸由
液相轉變為固相。如果將初始凝固階段的過冷現象略去不計,則
對純金屬、共晶合金或凝固溫度范圍很窄的合金來說,凝固開始
后的一段時間內,固相不斷增多,但溫度始終保持在熔點附近,
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。在物相轉變的過程中,同時將釋放凝固潛熱(
也稱熔化潛熱或結晶潛熱,均可簡稱為潛熱)。
潛熱的釋放是凝固過程區別于一般導熱過程的顯著持點:首
先,是凝固現象這一物理過程的本身,潛熱的釋放將明顯降低鑄
件的冷卻與凝固速度;其次,對支配導熱過程的傅里葉方程,由
于潛熱釋放,實質上變成了具有內熱源的溫度場。目前,在數值
模擬中結晶潛熱的處理方法包括溫度回升法(或稱溫度補償法)、
有效比熱容法(又稱當量比熱容法或等價比熱容法)和熱焓法等。
其中,等價比熱容法和溫度回升法是用來處理鑄件凝固過程中潛
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的內能E。,當合金由液相
轉變為固相時,這個熱力學能變化AE稱為凝固潛熱。凝固潛熱的
釋放是鑄件凝固過程中的重要特征之一,在進行數值模擬計算時
處理好結晶潛熱是保證溫度場計算和分析準確性的重要條件。
等價比熱容法是用一定溫度下潛熱釋放的等價比熱容代替實
際比熱容來求解傳熱方程
盡管這種方法在處理潛熱釋放上比較簡便且準確,但是由于c
。是在t時刻確定的,如果相變溫度在t和t+m之間,等價比熱法計
算潛熱釋放會造成很大誤差,尤其是按此方法處理結晶溫度區間
較小的合金時,當單元溫度通過液相線溫度和固相線溫度時會產
生明顯的誤差。