科學手抄報邊框圖大全

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  科學手抄報資料:定向生長的晶體

  晶體結晶的過程,是從高溫熔融的原液冷凝成固體的過程。這種過程導致固體材料內部的成分分佈是不均勻的。例如金屬大多數是多晶狀態,在一個個有規律排列的晶粒的邊界上,在結晶過程中,雜質就會擠入晶粒之間,而且產生雜質富集,這些雜質在低溫時,會使晶體畸彎,有時對金屬整體有一定的強化作用。但在高溫下,晶界部分首先熔化。在外力作用下,這種雜質晶界首先使晶粒間相對運動,晶界上的雜質就成為一種運動的潤滑劑。這樣,人們就很容易想到,要提高金屬的強度,就要消除晶粒間的晶界,生長成單晶體,實現這種設想的技術稱為晶體的定向生長。

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  科學手抄報邊框圖一

  科學手抄報邊框圖二

  科學手抄報邊框圖三

  控制晶體定向生長,是一種極其複雜的很難掌握的技術。70年代,工程技術人員想通過鑄型的水冷底板來控制高溫金屬融熔體的冷卻速度,期望能製成一種特殊的飛機葉片。這種葉片上的晶粒要沿著主要受力的方向排列***工程上稱為沿主應力方向排列***,這種飛機葉片,在最容易破裂的方向上消除了晶界,形成了條狀的晶柱,人們稱為柱晶合金。和原來的合金相比,柱晶合金的高溫強度及熱疲勞強度都有顯著提高。這種加工方法後來發展成生產單晶合金工藝。在柱晶生長晶路上增設一條彎的通道,只讓一條晶柱通過,並經過嚴密控制冷卻條件,就可製備一個具有完整晶粒的構件。在這種構件上,橫向、縱向均無任何介面,或者說接近於沒有缺陷。

  定向單晶合金比普通多晶合金的工作溫度可提高80℃~100℃。在同樣高的工作溫度下,單晶合金做成的構件的工作壽命比普通多晶合金的構件要長7倍以上。

  單晶合金已開發了近百種,成為各種工程構件。美國的波音系列客機、歐洲的空中公共汽車系列客機、美國的戰鬥機、預警機和轟炸機都使用了單晶合金。美國太空梭的主發動機,由於選用單晶合金而贏得“安全”之美名。我國的單晶合金生產工藝已在國內開花結果,進入了高技術的各個領域。