题目
液态金属结晶时,( )越大,结晶后金属的晶粒越细小。A. 比值G/NB. 比值N/GC. 形核率ND. 长大率G
液态金属结晶时,( )越大,结晶后金属的晶粒越细小。
A. 比值G/N
B. 比值N/G
C. 形核率N
D. 长大率G
题目解答
答案
B. 比值N/G
解析
本题考查金属结晶过程中晶粒大小的控制因素。关键在于理解形核率(N)与长大率(G)的比值对晶粒细化的作用。
核心思路:晶粒的大小由形核和长大的竞争决定。形核率高会生成更多晶核,而长大率低则限制晶核的长大速度。当N/G比值越大,说明形核相对于长大更占优势,最终形成的晶粒更细小。
金属结晶时,晶粒的大小可通过以下关系式分析:
$d = k \sqrt{\frac{G}{N}}$
其中:
- $d$ 为晶粒直径,
- $G$ 为长大率,
- $N$ 为形核率,
- $k$ 为常数。
关键推导:
- 晶粒直径与比值关系:当 $N/G$ 增大时,$\sqrt{\frac{G}{N}}$ 减小,因此 $d$ 减小,晶粒变细。
- 物理意义:
- 形核率 $N$ 增大:生成更多晶核,竞争有限的液相区域,限制单个晶粒长大。
- 长大率 $G$ 减小:晶核长大速度变慢,进一步细化晶粒。
综上,比值 $N/G$ 越大,晶粒越细小。