枝晶偏析的原因主要是在合金凝固過程中,由於冷卻速度較快,導致液態合金中的原子沒有足夠的時間在固相中均勻擴散。這導致先結晶的枝晶部分含有較多的高熔點元素,而後結晶的部分含有較多的低熔點元素。具體來說:
快速冷卻條件:在鑄造或冶金過程中,合金通常會在較快的冷卻速度下凝固。這種情況下,固相和液相之間的原子擴散非常緩慢,無法在短時間內實現成分的均勻分布。
枝晶形成:在凝固過程中,合金以樹枝狀的方式結晶,形成枝晶結構。先形成的枝幹(枝晶軸)和後形成的枝幹(枝晶臂)之間存在成分差異,導致枝晶偏析。
成分不均勻:由於冷卻速度快,液固相之間的間距增大,使得枝晶內部的化學成分出現不均勻分布。這種不均勻性表現為先結晶的枝晶軸含有較多的高熔點元素,而後結晶的枝晶臂含有較多的低熔點元素。
影響因素:枝晶偏析的嚴重程度與冷卻速度密切相關。冷卻速度越快,液固相之間的間距越大,枝晶偏析現象越嚴重。
綜上所述,枝晶偏析是由於在合金凝固過程中,由於快速冷卻導致的原子擴散不足,使得枝晶內部出現化學成分的不均勻分布。這種不均勻分布主要體現在先結晶的枝晶部分與後結晶的部分之間,其中先結晶的部分含有較多的高熔點元素,而後結晶的部分含有較多的低熔點元素。