定向凝固技術是利用晶體生長方向與熱流方向平行且相反的自然規律,在模具中建立特定方向的溫度梯度,使熔融合金
鉛板按照所需的晶體取向沿與熱流方向相反的方向凝固的鑄造工藝。定向凝固時,晶粒擇優生長方向平行于熱流方向的晶核沿單一方向穩定生長,不利取向的晶核生長受到抑制。定向凝固過程是使晶核按其擇優生長方向單向連續生長,從而獲得具有特殊擇優晶粒取向的均勻柱狀晶體結構。金屬的優選生長方向與其晶格結構有關。鉛等密排六方純金屬的優先生長方向一般是晶向,而合金的優先生長方向是晶向。
凝固理論基于查默斯等人的成分過冷理論和穆林斯等人的界面穩定性動力學理論(MS理論)。成分過冷理論能成功判斷低速生長條件下平面凝固無偏析,避免胞狀或枝晶生長。MS理論成功預言,隨著生長速率的增加,固液界面的形態將從平面界面*胞晶*枝晶、胞晶*帶狀結構*穩定平面界面變化。定向凝固的一般原理是:將熔融
鉛板中的熱量嚴格導向單一方向并垂直于生長的固液界面,使金屬或合金以柱狀晶或單晶的形式生長。固液界面越穩定,凝固效果越好。