(3)结晶过程 结晶的基本过程：形核一长大。固体从无到有，从小到大。 直到液体消失，或固体相遇为止。 浅% 2形核并 t1形核 长大，有 新的晶核 形成 与长大形 七4液体消 成晶粒 失，结晶 结束 描述结晶进程的两个参数： 形核率：单位时间、单位体积液体中形成的晶核数量。 用W表示。 长大速度：晶核生长过程中，液固界面在垂直界面方向上 单位时间内迁移的距离。用G表示。 海南大学材料科学与工程基础电子教銮
海南大学材料科学与工程基础电子教案 （3）结晶过程 结晶的基本过程：形核－长大。固体从无到有，从小到大。 直到液体消失，或固体相遇为止。 描述结晶进程的两个参数： 形核率：单位时间、单位体积液体中形成的晶核数量。 用N表示。 长大速度：晶核生长过程中，液固界面在垂直界面方向上 单位时间内迁移的距离。用G表示。 t1 形核 t3 长 大形 成晶粒 t2 形核并 长大，有 新的晶核 形成 t4 液体消 失，结晶 结束
(4)结晶的结构条件 ◆液体中存在着不断变换着的近程有序原子集团，大小不 等，时而产生，时而消失，此起彼伏，与无序原子形成 动态平衡，这种结构不稳定现象称为结构起伏（或晶胚） ◆温度越低，结构起伏尺寸越大，存在时间延长 ◆结晶时部分有序团块长大成为晶粒。结构起伏（相起伏） 是结晶的结构条件 海南大学材料科学与工程基础电子教案
海南大学材料科学与工程基础电子教案 (4)结晶的结构条件 液体中存在着不断变换着的近程有序原子集团，大小不 等，时而产生，时而消失，此起彼伏，与无序原子形成 动态平衡，这种结构不稳定现象称为结构起伏（或晶胚） 温度越低，结构起伏尺寸越大，存在时间延长 结晶时部分有序团块长大成为晶粒。结构起伏（相起伏） 是结晶的结构条件
3形核 ◆形核：在母相中形成可以长大的新相小晶体的过程。 ◆形核方式有两种： ■均匀形核：新相晶核不依赖任何外部条件，在遍及 母相的整个体积内均匀形成。理想 ■非均匀形核：新相晶核在一些有利位置形成。例如 在已经存在的固体表面形核。常见 海南大学材料科学与工程基础电子教案
海南大学材料科学与工程基础电子教案 3 形核 形核：在母相中形成可以长大的新相小晶体的过程。 形核方式有两种： ◼ 均匀形核：新相晶核不依赖任何外部条件，在遍及 母相的整个体积内均匀形成。理想 ◼ 非均匀形核：新相晶核在一些有利位置形成。例如 在已经存在的固体表面形核。常见
3.1均匀形核 (1)形核时的能量变化 ◆在低于熔点时，当液体中出现晶胚时，由于部分原子由液 态转变为固态，使体系的自由能降低（固、液相之间的体 积自由能差) ◆同时，晶胚中的原子组成了晶态的规则排列，而其外层原 子却与液体金属中不规则排列的原子相接触而构成界面。 由于晶胚构成新的表面，又会引起表面自由能的增加（单 位面积表面能σ) 海南大学材料科学与工程基础电子教案
海南大学材料科学与工程基础电子教案 3.1 均匀形核 （1）形核时的能量变化 在低于熔点时，当液体中出现晶胚时，由于部分原子由液 态转变为固态，使体系的自由能降低（固、液相之间的体 积自由能差） 同时，晶胚中的原子组成了晶态的规则排列，而其外层原 子却与液体金属中不规则排列的原子相接触而构成界面。 由于晶胚构成新的表面，又会引起表面自由能的增加（单 位面积表面能）
(1)形核时的能量变化 ◆假定晶胚为球形，半径为·，当过冷液体中出现一个晶 胚时，总的自由能变化： 4 AG=VAGy +Ao=AGy +4mr2o 3 ◆八A:晶胚的体积及表面面积； ◆△Gv：液、固两相单位体积自由能差， 由于体系冷 却到熔点以下，△Gv<0 海南大学材料科学与工程基础电子教案
海南大学材料科学与工程基础电子教案 (1) 形核时的能量变化 假定晶胚为球形，半径为r，当过冷液体中出现一个晶 胚时，总的自由能变化： V、A：晶胚的体积及表面面积； ΔGV ：液、固两相单位体积自由能差， 由于体系冷 却到熔点以下，ΔGV <0 3 2 4 3 4 G V G A r G r = V + = V +