题目
凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪种方法?A. 加入形核剂B. 减小液相过冷度C. 对液相实施搅拌
凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪种方法?
A. 加入形核剂
B. 减小液相过冷度
C. 对液相实施搅拌
题目解答
答案
B. 减小液相过冷度
解析
本题考查影响晶粒尺寸的因素及相关控制方法的知识点。解题的关键在于理解各种方法对形核率和长大速度的影响,进而判断对晶粒尺寸的作用。
对各选项的分析
- A. 加入形核剂:
- 形核剂的作用是提供额外的形核位置。在凝固过程中,形核率 $N$ 会显著增加。
- 根据晶粒尺寸 $d$ 与形核率 $N$ 和长大速度 $G$ 的关系公式 $d=\frac{2G}{\sqrt{N}}$(其中 $G$ 为晶核的长大速度),当形核率 $N$ 增大时,在长大速度 $G$ 相对稳定的情况下,晶粒尺寸 $d$ 会减小。所以加入形核剂能有效降低晶粒尺寸。
- B. 减小液相过冷度:
- 过冷度是形核的驱动力,过冷度越小,形核率 $N$ 越低。
- 由公式 $d=\frac{2G}{\sqrt{N}}$ 可知,当形核率 $N$ 降低时,在长大速度 $G$ 不变的情况下,晶粒尺寸 $d$ 会增大。所以减小液相过冷度不能有效降低晶粒尺寸,反而会使晶粒尺寸增大。
- C. 对液相实施搅拌:
- 搅拌可以使正在生长的晶体破碎,这些破碎的晶体片段可以作为新的晶核,从而增加形核率 $N$。
- 同样根据公式 $d=\frac{2G}{\sqrt{N}}$,形核率 $N$ 增大,晶粒尺寸 $d$ 会减小。所以对液相实施搅拌能有效降低晶粒尺寸。