液体流动对结晶过程的影响：影响因素及作用机制

1.型壁上晶体的脱落

图8-51　型壁上晶体脱落过程示意图

合金在型壁上结晶时，已形核的晶体开始沿型壁生长，晶体表面前沿液体中形成溶质偏析层，偏析层液相的结晶引起温度下降，导致晶体生长速度变慢。但在远离型壁的晶体前沿，溶质原子的偏析易由于合金液的对流影响而减轻；而在靠近型壁的晶体根部，溶质原子的扩散则有限，因而晶体根部的生长速度比晶体前沿要慢，结果在晶体根部形成“缩颈”现象，如图8-51（b）、（c）所示。当界面附近液体中存在对流或温度波动时都易使晶体自型壁上脱落[见图8-51（d）]。从型壁上脱落的晶体，如果比合金液轻得多，则迎着对流上浮并促使上部晶体自型壁脱落；如果比合金液重，则沿型壁下沉并促使下部晶体自型壁脱落。

2.枝晶分支的熔断脱落

树枝晶在生长过程中，由于溶质偏析也往往使高次晶枝的根部形成缩颈。在热对流时温度的反复变化或界面附近液体中的温度波动作用下，这些具有缩颈的枝晶分支便会熔断脱落，如图8-52所示。

3.晶体增殖

自型壁脱落的晶体以及枝晶分支熔断脱落的晶体，随对流而被飘移到型腔内部。由于型腔中心部位液体的温度较高而型壁附近液体的温度较低，这样，晶体在随对流飘移时反复进入高温区和低温区，晶体表面将反复地发生部分熔化或生长。由于晶体以树枝状生长且长成根部具有缩颈的分支，这些分支容易熔断而形成新的独立的小晶体。这种现象称为“晶体增殖”，如图8-53（b）所示。如果晶体不具有根部形成缩颈分支的话，晶体只是反复地部分熔化和生长，并不会产生增殖现象[见图8-53（a）]。晶体增殖形成许多小晶体，可作为等轴晶的晶核，故有利于细小等轴晶的形成。(www.xing528.com)

图8-52　枝晶分支在生长过程中形成缩颈并熔断脱落示意图

图8-53　晶体增殖过程示意图

4.顶部晶体的脱落、增殖和沉积

铸件顶部凝固层的晶体或晶枝在对流的作用下可能脱落，如果其密度比液体大，则下沉堆积，也可能随对流飘移并发生晶体增殖。

凡强化液体的对流和温度波动的措施，都有助于晶体的脱落、熔断和增殖，从而缩小柱状晶区并获得细等轴晶；反之，则促进柱状晶的形成。