结构推理
证明当固溶体合金溶液正常凝固时,液体中溶质完全混合的情况下,固体中溶质浓度随凝固过程的变化而分布的方程为
【正确答案】证明 先作如下假设:
(1)有一长度为L,截面积为A的水平合金圆棒,自左向右的方向作顺序凝固;
(2),且为常数;
(3)固相中无扩散,且在凝固过程中液、固界面保持局部平衡;
(4)液、固相密度相等。
在下图中,Z为已凝固长度,故Z/L为已凝固的体积分数,以c表示溶质的体积浓度,那么,在凝固前后的一个体积元AdZ在凝固前后质量的变化:
凝固前的溶质量
凝固后的溶质量
凝固后,体积元内的溶质发生了重新分布。由于,体积元内的溶质量将减少,它们将被推到液相中,经充分棍合,使掖相浓度增高了,故凝固后被推到液相中的溶质量
因为
所以
即
忽略二阶微分()得
所以
积分
由得
所以
即
所以
【答案解析】