凝固與鑄造組織

對於表示凝固中固相成分的Scheil公式 Cs = kC₀(1 − fs)^(k−1)(fs為固相分率),其前提下列何者正確?

  1. A固相中與液相中的擴散都足夠快,在各溫度下固相與液相都是均勻的成分
  2. B固相中的擴散可以忽略,液相完全混合而均勻,界面上成立平衡分配
  3. C液相中的溶質只靠擴散搬運而不混合,界面前方形成濃度高的層
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正確答案:B. 固相中的擴散可以忽略,液相完全混合而均勻,界面上成立平衡分配

Scheil公式是假設已凝固的固相中溶質完全不擴散、液相因對流等完全混合而均勻、固液界面上溶質總是以平衡分配係數k的比例分配而導出的。因此k < 1時,殘留的液相隨凝固進行而持續變濃,最後的液相終將達到共晶成分。固相與液相都均勻,是平衡凝固中槓桿法則成立時的前提。液相只靠擴散而不混合時,界面前方會形成濃度層,最終達到凝固出C₀成分固相的穩態,以另外的式子表示。實際的凝固因固相內有少許擴散,而介於平衡與Scheil公式之間。

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