實(shí)驗(yàn)-結(jié)晶過程的觀察

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1、實(shí)驗(yàn)六結(jié)晶過程的觀察一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．觀察透明鹽類的結(jié)晶過程及其晶體組織特征。為理解、掌握金屬的結(jié)晶理論建立感性認(rèn)識。2．觀察具有枝晶組織的金相照片及其有枝晶特征的鑄件或鑄錠表面，建立金屬晶體以樹枝狀形態(tài)成長的直觀概念。二、實(shí)驗(yàn)概述晶體物質(zhì)由液態(tài)凝固為固態(tài)的過程稱結(jié)晶。結(jié)晶過程亦為原子呈規(guī)則排列的過程，包括形核及核長大兩個基本過程。由于液態(tài)金屬的結(jié)晶過程難以直接觀察，而鹽類亦是晶體物質(zhì)，其溶液的結(jié)晶過程和金屬很相似，區(qū)別僅在于鹽類是在室溫下依靠溶劑蒸發(fā)使溶液過飽和而結(jié)晶，金屬則主要依靠過冷，故完全可通過觀察透明鹽類溶液的結(jié)晶過程來了解金屬的結(jié)晶過程。圖1結(jié)晶過程三個階段形成的三個區(qū)域a

2、)最外層的等軸細(xì)晶粒區(qū)(100×)b)次層粗大柱狀晶區(qū)(100×)c)中心雜亂的樹枝狀晶區(qū)(100×)在玻璃片上滴一滴接近飽和的氯化鉸（NH4CI）或硝酸鉛[Pb(NO3)2]水溶液，隨著水分蒸發(fā)，溶液逐漸變濃而達(dá)到飽和，繼而開始結(jié)晶。我們可觀察到其結(jié)晶大致可分為三個階段：第一階段開始于液滴邊緣，因該處最薄，蒸發(fā)最快，易于形核，故產(chǎn)生大量晶核而先形成一圈細(xì)小的等軸晶（如圖l-la所示），接著形成較粗大的柱狀晶（如圖l-1b所示）。因液滴的飽和程序是由外向里，故位向利于生長的等軸晶得以繼續(xù)長大，形成伸向中心的柱狀晶。第三階段是在液滴中心形成雜亂的樹枝狀晶，且枝晶間有許多空隙（如圖1-1

3、c所示）。這是因液滴已越來越薄，蒸發(fā)較快，晶核亦易形成，然而由于已無充足的溶液補(bǔ)充，結(jié)晶出的晶體填不滿枝晶間的空隙，從而能觀察到明顯的枝晶。實(shí)際金屬結(jié)晶時，一般均按樹枝狀方式長大（如圖1-2所示）。但苦冷速小，液態(tài)金屬的補(bǔ)給充分，則顯示不出枝晶，故在純金屬鑄錠內(nèi)部是看不到枝晶的，只能看到外形不規(guī)則的等軸晶粒。但若冷速大，液態(tài)金屬勢必補(bǔ)縮不足而在枝晶間留下空隙，其宏觀組織就可明顯地觀察到樹枝狀晶。某些金屬如銻鑄錠表面，即能清楚地看到校晶組織。如圖l-3所示。若金屬在結(jié)晶過程中產(chǎn)生了枝晶偏析，由于枝干和枝間成分不同，其金相試樣浸蝕時，浸蝕程度亦不同，枝晶特征即能顯示出來，見圖1-4。圖2

4、樹枝晶生長圖（100×）圖3銻錠表面浮凸的樹枝狀晶圖4鉛銻合金的顯微組織三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1．生物顯微鏡和放大鏡。2．接近飽和的氯化鉸或硝酸鉛水溶液（由實(shí)驗(yàn)室預(yù)先配制好）。3．干凈玻璃片、吸管。14．電爐或電吹風(fēng)。5．有枝晶組織的金相照片。6．有枝晶的金屬鑄件實(shí)物。四、實(shí)驗(yàn)方法及步驟1．在干凈玻璃片上，用吸管滴上一滴配制好的氯化鉸或硝酸鉛水溶液，液滴不宜太厚，否則因蒸發(fā)太慢而不易結(jié)晶。2．將上述滴有溶液的玻璃片放在電爐上烘烤，或用電吹風(fēng)吹，以加速水分蒸發(fā)。3．將玻璃片置于生物顯微鏡下，從液滴邊緣開始觀察結(jié)晶過程，并畫下結(jié)晶過程示意圖。4．觀察具有樹枝晶組織的金相照片及鑄件實(shí)物（可用放

5、大鏡）。實(shí)驗(yàn)要領(lǐng)及注意事項(xiàng)：(1）溶液烘烤時間不宜過長，一般以肉眼觀察到邊緣稍許發(fā)白為宜。(2）實(shí)驗(yàn)時應(yīng)注意試樣的清潔，不要讓異物落入液滴內(nèi)，以免影響結(jié)晶過程的觀察。更應(yīng)注意不能讓液滴流到顯微鏡部件上，尤其不能讓它碰到物鏡，以免損壞顯微鏡。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．簡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．繪出所觀察到的鹽類溶液結(jié)晶過程示意圖，并簡述結(jié)晶過程。序號結(jié)晶示意圖簡述結(jié)晶過程第一階段第二階段第三階段3.繪出金屬鑄件樹枝狀晶組織示意圖試樣材料浸蝕劑放大倍數(shù)組織示意圖組織說明4.根據(jù)實(shí)驗(yàn)，簡述枝晶成長過程并總結(jié)結(jié)晶規(guī)律2