金属熔体的形核和过冷度

将热力学和动力学因素对金属熔体形核过程的影响用过冷度统一起来,从理论上建立了过冷度的一般方程,并得到了确定一中的有效异质核心种类和数量的方法,结果表明：在异质核心种类一定的条件下,金属熔体的过冷度随异质核心总表面积（ＳＶＶ）的减小或冷却速度（ＲＣ）的增大而增大,当ＳＶＶ与ＲＣ的比值上到一临界值时,金属熔体的过冷度增大至其最大值,此最大过冷度的大小取决于金属熔体中原子无量纲扩散活化能因子与形核驱动力     

银凝固过程中亚临界晶核和晶体团簇的分子动力学模拟

用分子动力学模拟方法研究了冷却速度对银最终构型的影响规律．通过分析银的径向分布函数、HA键对和最大晶体团簇中的原子数，确定出了银凝固后形成非晶的冷却速度．在此基础上，研究了周期性边界条件下银在凝固过程中亚临界晶核和晶体团簇的平衡结构．结果表明：在一定的冷却速度范围内，银熔体凝固后得到的组织是晶体团簇与非晶的混合体，最大晶体团簇尺寸随冷速的增加而减小，当冷速达到一个临界值时，晶体团簇完全消失．银熔体在凝固过程中的晶体团簇及结晶后的晶体是由面心立方和密排六方构成的层状偏聚结构．该层状偏聚结构起源于熔体中的晶胚，在形核阶段就已经生成，并非在生长阶段才开始产生．     

过冷金属熔体的临界形核率确定

将热力学因素和动力学因素对金属临界形核率的影响统一起来,建立了匀质形核和异质形核的临界形核率方程．结果表明：匀质形核的单位体积临界形核率I^*_v与金属液的冷却速度和体积的比值(R_c／V)成正比;异质形核的单位面积临界形核率I^*_s,在异质核心的润湿角因子f(θ)一定时,与金属液冷却速度和异质核心总表面积的比值(R_c／VS,)成正比;在R_c／VS_v,一定时,I^*_s与f(θ)^0.53成反比;单个连续金属熔体中的临界匀质和异质形核率可用一个通式来表示,其值随冷却速度的增大而增大、随润湿角因子F(θ)的增大而减小;金属的本身性质差异对临界形核率的影响很小．得到的理论结果与Turnbull对匀质形核临界形核率的推测结果相吻合．     

铜在陶瓷坩埚中的净化与深过冷

对大气熔炼条件下,铜在高铝质陶瓷坩埚中被熔融玻璃净化后的过冷度进行了实验和理论研究．结果发现：采用先加玻璃净化剂、等其熔化后再加金属的净化工艺,使铜在高铝质陶瓷坩埚中获得了221K的过冷度;铜在高铝质陶瓷坩埚中深过冷的获得,与所采用的净化工艺可使高铝质陶瓷坩埚表面上形成一熔融玻璃层有关;要使铜在高铝质陶瓷坩埚中获得深过冷,所用的净化玻璃必须具有一定的碱度;熔体体积对过冷度的影响比较小,从理论上预测出冷却速度为1K·s-1时,重量为1t的铜液被钠钙硅酸盐玻璃净化后,仍可获得181K的过冷度．