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对透明模型合金的晶体生长过程进行实时观测,是研究晶体凝固过程的有效手段,对认识晶体组成结构形成机理及控制金属组织结构具有重要的意义。晶体生长过程主要是热量输运、质量输运及界面生长的动态耦合过程,而这种生长过程一般受限于晶体生长过程中的熔体流动效应的影响。由于流体效应在晶体生长过程中的重要作用,近年来对晶体生长过程中的流体效应的研究显得相当活跃。 本文采用自行设计的定向晶体生长室和观察测量装置,在不同的晶体生长速度下,对丁二腈-5wt%乙醇透明模型合金定向凝固的界面生长形态进行了实时观测研究。 研究发现,晶体生长过程中,液固界面是平界面时,较小振幅的扰动在界面上产生胞晶,经过尖端分叉、淘汰和竞争,形成稳定的胞晶列;扰动振幅很大时,平界面上没有尖端分叉过程,竞争和淘汰发展很快,在界面上形成稳定枝晶列;只要界面上有胞—枝共存,界面就不稳定,随着生长速率的增大,胞晶将向枝晶转变。由于重力对流和微对流使胞晶前端温度场和浓度场发生了改变,导致胞晶在生长过程中有明显顺流偏转现象;随着生长速度的增大,迎流侧二次胞晶的生长受到了明显抑制。