正常凝固指熔体在一定的温度梯度下,从一端开始结晶的过程被称作正常凝固。

平衡凝固是液态合金在无限缓慢的冷却条件下进行的凝固,因冷却十分缓慢,原子能够进行充分扩散,在凝固过程中的每一时刻都能达到完全的相平衡,这种凝固过程称为平衡凝固。

正常凝固和平衡凝固的异同

首先,对于平衡分配系数k0<1的固溶体合金金属,合金凝固时,凝固的合金溶质浓度小于原已经熔融的液态金属溶质浓度,这就会造成固液界面处液相的溶质浓度高,相当于已经凝固的金属把溶质给吐出来,吐到界面处的液相区,由于液态中溶质扩散需要一定的时间,所以形成溶质聚集区,且存在一定的浓度梯度,当然聚集的存在也影响固相的溶质分布,当边界层聚集的聚集浓度越来越大,梯度也就越来越大,造成液态中的下坡扩散速度越来越快,直至固体界面输出溶质的速度与溶质从界面层扩散出去的速度相等时,达到稳定状态,则这种达到稳定状态的凝固过程称为稳态凝固过程。

所以说稳态凝固是用在k0<1的情况下,而平衡凝固与k0无关,且稳态凝固是在非平衡凝固下考虑的。稳态凝固考虑的是两个速度,只要两者相等即可,没有直接考虑凝固速度,但与凝固速度有间接关系,因为凝固速度影响到那两个速度,一般凝固速度很大时容易出现此现象。

通俗的说,平衡凝固考虑的是是否凝固过程中的每一时刻都能达到完全的相平衡,凝固速度扮演主角,而稳态凝固是在k0<1且发生非平衡凝固时,是否固体界面输出溶质的速度与溶质从界面层扩散出去的速度相等,着重考虑这两个速度大小,但是一般在上两个条件下凝固速度很大时出现,两个概念着重点不同。从宏观上看两者的“凝固体积分数~溶质成分”曲线都是一条平直线。