單組元相圖及純晶體的凝固

第六章單組元相圖及純晶體的凝固基本概念單組元晶體（純晶體）：由一種元素或化合物構(gòu)成的晶體。單元系：有單組元晶體構(gòu)成的體系。相變：對(duì)于純晶體材料而言，隨著溫度和壓力的變化，材料的組成相隨之而變化，從一種相到另一種相的轉(zhuǎn)變凝固：由液相至固相的轉(zhuǎn)變過程。結(jié)晶：如果凝固后的固體是晶體，則凝固過程為結(jié)晶。固態(tài)相變：由不同固相之間的轉(zhuǎn)變。單元系相圖：表示了在熱力學(xué)平衡條件下所存在的相與溫度和壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這些相變的規(guī)律可借助相圖直觀簡(jiǎn)明地表示出來理解，這些關(guān)系有助于預(yù)測(cè)材料的性能。本章內(nèi)容：將從相平衡的熱力學(xué)條件出發(fā)來理解相圖中相平衡的變化規(guī)律。純晶體的凝固熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)問題，內(nèi)外因素對(duì)晶體生長(zhǎng)形態(tài)的影響，第一節(jié)單元系相變的熱力學(xué)及相平衡一、基本術(shù)語組元（C）：組成一個(gè)體系的基本單元。單質(zhì)（元素）和化合物相（P）：體系中具有相同物理與化學(xué)性質(zhì)的，且與其他部分以界面分開的均勻部分。

通常把具有n個(gè)組元都是獨(dú)立的體系稱為n元系組元數(shù)為一的體系稱為單元系。一杯水混凝土組元數(shù)C=3（玻璃、水、氣氛）

相數(shù)P=3（玻璃、水、氣氛）

組元數(shù)C=4（水泥、沙、石子、鋼筋）

相數(shù)P=4（水泥、沙、石子、鋼筋）

二、相平衡概念如果一個(gè)多相體系（即P>1），宏觀上沒有任何物質(zhì)從一相轉(zhuǎn)移到另一相的現(xiàn)象，就稱為相平衡體系。處于平衡狀態(tài)下的多相（P個(gè)相）體系，每個(gè)組元（共有C個(gè)組元）在各相中的化學(xué)勢(shì)都必須彼此相等。三、自由度自由度-----在沒有舊相消失，沒有新相產(chǎn)生的情況下，體系的可變因素稱為自由度，用符號(hào)f

表示。水單相時(shí)：g、l、sf

=2T、P水兩相共存：s+l,l+g,s+g

f=1T∝kP水三相共存：s+g+l

f=0特定一點(diǎn)特定的T、P（T=273.16K，P=610.62Pa）四、相律處于平衡狀態(tài)的多元系中可能存在的相數(shù)將有一定的限制。這種限制可用吉布斯相律表示之。相律解決的是在一個(gè)相平衡體系中，有C個(gè)獨(dú)立組分?jǐn)?shù)，分布在P個(gè)相中，要描述該體系的整個(gè)狀態(tài)時(shí)，要知道多少個(gè)獨(dú)立的可變因素f---自由度數(shù)。

f=C-P+2f為體系的自由度數(shù)．它是指不影響體系平衡狀態(tài)的獨(dú)立可變參數(shù)（如溫度、壓力、濃度等）的數(shù)目；對(duì)于不含氣相的凝聚體系，壓力在通常范圍的變化對(duì)平衡的影響極小，一般可認(rèn)為是常量。因此相律可寫成下列形式：

f=C-P+1（等溫或等壓時(shí)）等溫且等壓時(shí)：f=C-P相律給出了平衡狀態(tài)下體系中存在的相數(shù)與組元數(shù)及溫度、壓力之間的關(guān)系，對(duì)分析和研究相圖有重要的指導(dǎo)作用。例1：1molH2（g)的性質(zhì)可以用幾個(gè)變量進(jìn)行描述它的性質(zhì)？根據(jù)吉布斯的相律公式：

f=C–P+2

這里C==1,P=1，所以，f=2

即可以用2個(gè)變量進(jìn)行描述它的性質(zhì)例2：水加熱到100℃沸騰，求系統(tǒng)的自由度f。解：f=C–P+1=1–2+1=0

水100℃沸騰，兩相平衡，壓力是固定的（101.325kPa),故溫度、壓力、濃度沒有一個(gè)量可以變，若變將使舊相消失，改變?cè)昂暧^狀態(tài)”。將相律運(yùn)用于單組元(K=1)系統(tǒng),得f=K－P+2=3－P若P=1,則f=2,單組元單相雙變量(T和p)系統(tǒng);若P=2,則f=1,單組元兩相單變量(T或p)系統(tǒng);若P=3,則f=0,單組元三相無變量系統(tǒng);單組分系統(tǒng)平衡共存的相數(shù)最多為3(此時(shí)f=0);五、單組元相律F＝1－P＋2＝3－P，(C＝1）將相律應(yīng)用單組分系統(tǒng)，則因 P≥1，F(xiàn)≥0，所以3≥P≥1P＝1，F(xiàn)＝2，雙變量.P＝2，F(xiàn)＝1，單變量.P＝3，F(xiàn)＝0，無變量.單組元相律雙變量系統(tǒng)單變量系統(tǒng)無變量系統(tǒng)冰水水蒸氣冰水冰

水蒸氣水

水蒸氣水蒸氣冰

水面p=f(T)線點(diǎn)單組元系統(tǒng)最大自由度最大為2(此時(shí)P=1),故單組分相圖可用

p–T平面圖來表示。六、單元系相圖表達(dá)多相體系的狀態(tài)如何隨溫度、壓力、組成等性質(zhì)變化而變化的圖形，稱為相圖。單元系相圖是通過幾何圖形描述由單一組元構(gòu)成的體系在不同溫度和壓力條件下所可能存在的相及多相的平衡。單組元相圖可用

p–T平面圖來表示

例如：水的相圖相圖的分類按組分?jǐn)?shù)劃分單組分系統(tǒng)二組分系統(tǒng)三組分系統(tǒng)按性質(zhì)組成劃分蒸氣壓組成圖沸點(diǎn)組成圖熔點(diǎn)組成圖溫度溶解度圖……按組分間相互溶解情況劃分完全互溶系統(tǒng)部分互溶系統(tǒng)完全不互溶系統(tǒng)水的平衡相圖1.H2O的相平衡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)2.水的相圖三個(gè)單相區(qū)

在氣、液、固三個(gè)單相區(qū)內(nèi)，P=1,則f=2

，溫度和壓力獨(dú)立地有限度地變化不會(huì)引起相的改變。三條兩相平衡線

P=2,則f=1，壓力與溫度只能改變一個(gè)，指定了壓力，則溫度由體系自定。水的相圖分析OA

是氣-液兩相平衡線，即水的蒸氣壓曲線。它不能任意延長(zhǎng)，終止于臨界點(diǎn)。臨界點(diǎn)（T=664K，p=2.2×107Pa)，這時(shí)氣-液界面消失。高于臨界溫度，不能用加壓的方法使氣體液化。水的相圖分析OB

是氣-固兩相平衡線，即冰的升華曲線，理論上可延長(zhǎng)至0K附近。OC是液-固兩相平衡線，當(dāng)C點(diǎn)延長(zhǎng)至壓力大于2×108Pa時(shí)，相圖變得復(fù)雜，有不同結(jié)構(gòu)的冰生成。水的相圖分析OD

是AO的延長(zhǎng)線，是過冷水和水蒸氣的介穩(wěn)平衡線。因?yàn)樵谙嗤瑴囟认?，過冷水的蒸氣壓大于冰的蒸氣壓，所以O(shè)D線在OB線之上。過冷水處于不穩(wěn)定狀態(tài)，一旦有凝聚中心出現(xiàn)，就立即全部變成冰。水的相圖分析O點(diǎn)

是三相點(diǎn)（triplepoint），氣-液-固三相共存，P=3，則f=0。三相點(diǎn)的溫度和壓力皆由體系自定。H2O的三相點(diǎn)溫度為273.16K，壓力為610.62Pa。水的相圖分析O點(diǎn)：H2O的三相點(diǎn)在20世紀(jì)30年代初這個(gè)三相點(diǎn)還沒有公認(rèn)的數(shù)據(jù)。1934年我國(guó)物理化學(xué)家黃子卿等經(jīng)反復(fù)測(cè)試，測(cè)得水的三相點(diǎn)溫度為0.00981℃。1954年在巴黎召開的國(guó)際溫標(biāo)會(huì)議確認(rèn)此數(shù)據(jù)，此次會(huì)議上規(guī)定，水的三相點(diǎn)溫度為273.16Ｋ。1967年第13屆CGPM(國(guó)際計(jì)量大會(huì))決議，熱力學(xué)溫度開爾文(Ｋ)是水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273.16。

水的三相點(diǎn)與冰點(diǎn)的區(qū)別三相點(diǎn)是物質(zhì)自身的特性，不能加以改變，如H2O的三相點(diǎn)溫度為273.16K，壓力為610.62Pa冰點(diǎn)是在大氣壓力下，水、冰、氣三相共存。當(dāng)大氣壓力為105Pa時(shí),冰點(diǎn)溫度為273.15K，改變外壓，冰點(diǎn)也隨之改變。關(guān)于水相圖的幾個(gè)問題水的三相點(diǎn)與冰點(diǎn)的區(qū)別冰點(diǎn)溫度比三相點(diǎn)溫度低0.01K是由兩種因素造成的：（1）因外壓增加，使凝固點(diǎn)下降0.00748K

（2）因水中溶有空氣，使凝固點(diǎn)下降0.00241K如果外界壓力保持恒定（例如一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓），那么單元系相圖只要一個(gè)溫度軸來表示；根據(jù)相律，在汽、水、冰的各單相區(qū)內(nèi)（f＝1），溫度可在一定范圍內(nèi)變動(dòng)。在熔點(diǎn)和沸點(diǎn)處，兩相共存，f＝0，故溫度不能變動(dòng)，即相變?yōu)楹銣剡^程。到水的臨界點(diǎn)（即溫度為

374C，壓力為220

atm）。在此點(diǎn)以外，汽-水分界面不再能確定，液體水不能存在。

關(guān)于幾條重要的線

1)

水的蒸氣壓曲線

OA

向右上不能無限地延伸，只能延伸OF

線為不穩(wěn)定的液-汽平衡線（亞穩(wěn)態(tài)）。從圖中可以看出，OF高于OB線，此時(shí)水的飽和蒸氣壓大于同溫下的冰的飽和蒸汽壓。OA線往左下延伸到三相點(diǎn)“O”以下的OF

線是可能的，這時(shí)的水為過冷水。

即過冷水的化學(xué)勢(shì)高于同溫度下冰的化學(xué)勢(shì)，只要稍受外界因素的干擾（如振動(dòng)或有小冰塊或雜質(zhì)放入），立即會(huì)出現(xiàn)冰。吉林樹掛[H2O(g)H2O(s)]

2)OB線向左下可延伸到無限接近絕對(duì)零度。根據(jù)克拉貝龍方程，冰-汽平衡曲線符合：

當(dāng)T→0時(shí)，ln

P→

，即P→0，∴OB

線理論上可無限逼近坐標(biāo)原點(diǎn)，只是實(shí)驗(yàn)上尚未有能力達(dá)到。

OB

線向右上不能超過“O”點(diǎn)延伸，因?yàn)椴淮嬖谶^熱冰。

冰→水，熵增過程，混亂度增加過程，無時(shí)間滯后，所以不存在過熱冰。水→冰，熵減過程，有序度增加過程，有可能時(shí)間滯后，所以存在過冷水。

3）OC

線向上可延伸到

2000

atm

和

20C

左右，如果壓力再高，則將出現(xiàn)其它的固態(tài)冰晶型了。

從圖中可以看出，OC線的斜率是負(fù)值，這說明隨著壓力的增加，水的冰點(diǎn)將降低；例如三相點(diǎn)壓力4.58mmHg下的冰點(diǎn)為0.01C，而1atm

大氣中的冰點(diǎn)為0C。

這是由于克拉貝龍方程：因此，OA、OB、OC線的斜率可用克拉貝龍方程定量計(jì)算。3.相圖的利用例如：P

(

760

mmHg

)

下，將溫度為

T1的冰加熱到

T2，體系將發(fā)生什么變化呢？利用相圖可以指出，體系的某個(gè)狀態(tài)函數(shù)在變化時(shí)，狀態(tài)將發(fā)生什么變化。

T1,P

時(shí)體系狀態(tài)點(diǎn)在

X，在恒定壓力下，將體系加熱到溫度T2，體系的狀態(tài)將沿XY線而變化。

∵此時(shí)f=C

+1=

1

2

+

1

=0溫度保持

T=

0C，直到冰全部變成水為止；由圖可以看出，當(dāng)溫度升高到

N

點(diǎn)時(shí)，冰就開始熔化，此時(shí)溫度保持不變。

然后水溫繼續(xù)升高，到達(dá)

M

點(diǎn)時(shí)，開始汽化，這時(shí)的溫度又保持不變(

T

=

100C

)，直到全部水變?yōu)槠麨橹?；水汽的溫度最后可繼續(xù)升高到

T2。100C關(guān)于水的自然現(xiàn)象在青藏高原燒開水下雨下雪下冰雹霜霧凇冰凌雨夾雪六月雪七、多結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變1.三態(tài)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?cè)跉?、液、固三相之間的轉(zhuǎn)變

2.固態(tài)中的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變例如：純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變3.化合物的同分異構(gòu)轉(zhuǎn)變或多晶型轉(zhuǎn)變。例如：SiO2，全同聚丙烯純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變1538℃1394℃768℃912℃（體心立方晶格）（面心立方晶格）（體心立方晶格）碳-石墨-金剛石金剛石的晶體結(jié)構(gòu)結(jié)石墨的晶體結(jié)構(gòu)石墨中C－C夾角為120☉，C－C鍵長(zhǎng)為(0.142nm)1.42×10－10m分子間作用力,層間距3.35×10－10mC－C共價(jià)鍵直接法------人造金剛石或利用瞬時(shí)靜態(tài)超高壓高溫技術(shù)，或動(dòng)態(tài)超高壓高溫技術(shù)，或兩者的混合技術(shù)，使石墨等碳質(zhì)原料從固態(tài)或熔融態(tài)直接轉(zhuǎn)變成金剛石，這種方法得到的金剛石是微米尺寸的多晶粉末。人造金剛石的制備方法熔媒法------人造金剛石用靜態(tài)超高壓(50～100kb，即5～10GPa)和高溫(1100～3000°C)技術(shù)通過石墨等碳質(zhì)原料和某些金屬（合金）反應(yīng)生成金剛石，其典型晶態(tài)為立方體(六面體)、八面體和六-八面體以及它們的過渡形態(tài)。外延法------人造金剛石是利用熱解和電解某些含碳物質(zhì)時(shí)析出的碳源在金剛石晶種或某些起基底作用的物質(zhì)上進(jìn)行外延生長(zhǎng)而成的。生命鉆石骨灰凈化處理石墨金剛石去雜質(zhì)、分揀、5400℃煅燒每合成0.25克拉鉆石收費(fèi)4000美元合成1克拉的鉆石需收費(fèi)2.2萬美元一具人體骨灰可制成50顆0.25克拉的鉆石生命鉆石合成流程第二節(jié)純晶體的凝固一、液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)液體中原子間的平均距離比固體中略大；液體中原子的配位數(shù)比密排結(jié)構(gòu)晶體的配位數(shù)減小，通常在8~11的范圍內(nèi)；上述兩點(diǎn)均導(dǎo)致熔化時(shí)體積略為增加，但對(duì)非密排結(jié)構(gòu)的晶體如Sb，Bi，Ga，Ge等，則液態(tài)時(shí)配全數(shù)反而增大，故熔化時(shí)體積略為收縮；從長(zhǎng)程來說是無序、無規(guī)則排列的；而在短程范圍內(nèi)，原子某一瞬間是接近晶態(tài)的規(guī)則排列。這種時(shí)聚時(shí)散的“短程有序”現(xiàn)象稱為“結(jié)構(gòu)起伏”或“相起伏”；這種短程有序的原子集團(tuán)就是晶胚。在一定條件下，大于一定尺寸的晶胚就可能成為晶核。結(jié)構(gòu)起伏動(dòng)畫

二、純金屬的結(jié)晶過程

液態(tài)金屬的結(jié)晶過程是一個(gè)形核及核長(zhǎng)大的過程。當(dāng)液態(tài)金屬冷卻至熔點(diǎn)以下，經(jīng)過一定時(shí)間的孕育，就會(huì)涌現(xiàn)一批小晶核，隨后這些晶核按原子規(guī)則排列的各自取向長(zhǎng)大，與此同時(shí)又有另一批小晶核生成和長(zhǎng)大，直至液體全部耗盡為止。每個(gè)晶核長(zhǎng)大至相互接觸后，形成外形不規(guī)則的小晶體叫做晶粒，由多個(gè)這樣的小晶粒則組成了多晶體。晶粒之間的界面即為晶界。其中由一個(gè)小晶核生成的晶粒稱為單晶體。三、結(jié)晶的過冷現(xiàn)象

采用熱分析裝置，將熔化的金屬緩慢冷卻，并將冷卻過程中的溫度和時(shí)間記錄下來，就得到溫度─時(shí)間關(guān)系曲線即冷卻曲線。從冷卻曲線可見，純金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度(Tn)低于理論結(jié)晶溫度(Tm),即結(jié)晶過程是在存在一個(gè)過冷度ΔT(ΔT=Tm-Tn)的條件下進(jìn)行的。

金屬熔液凝固時(shí)的過冷現(xiàn)象過冷：金屬的實(shí)際開始凝固溫度Tn總是低于理論凝固溫度Tm的現(xiàn)象.過冷度(ΔT)：理論凝固溫度與實(shí)際開始凝固溫度之差,即Tm-Tn。四、結(jié)晶的熱力學(xué)條件

根據(jù)液固金屬自由能G與溫度關(guān)系曲線，GL=Gs所對(duì)應(yīng)的溫度Tm即理論平衡結(jié)晶溫度，當(dāng)T<Tm時(shí)，Gs<GL兩者之差值即為結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力。過冷度越大，結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力也越大，過冷是結(jié)晶的熱力學(xué)條件。晶體的凝固通常在常壓下進(jìn)行，從相律可知，在純晶體凝固過程中，液固兩相處于共存，自由度等于零，故溫度不變。按熱力學(xué)第二定律，在等溫等壓下，過程自發(fā)進(jìn)行的方向是體系自由能降低的方向。在一定溫度下，從一相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪幌嗟捏w積自由能變化為

式中，ΔT=Tm-T，是熔點(diǎn)Tm與實(shí)際凝固溫度T之差。由上式可知，要使ΔGv＜0，必須使ΔT＞0，即T＜Tm，故ΔT稱為過冷度。晶體凝固的熱力學(xué)條件表明，實(shí)際凝固溫度應(yīng)低于熔點(diǎn)Tm，即需要有過冷度。五、形核規(guī)律形核方式有兩種一種是均勻形核，即新相晶核在母相內(nèi)自發(fā)地形成；另一種是非均勻形核，即新相晶核在母相與外來夾雜的相界面處優(yōu)先形成。

工程實(shí)際中材料的凝固主要以非均勻形核方式進(jìn)行，但均勻形核的基本規(guī)律十分重要，它不僅是研究晶體材料凝固問題的理論基礎(chǔ)，而且也是研究固態(tài)相變的基礎(chǔ)。

1.均勻形核均勻形核（均質(zhì)形核）是指在均勻單一的母相中形成新相結(jié)晶核心的過程。(1)均勻形核的能量條件

在過冷的液態(tài)金屬中，晶胚形成的同時(shí)，體系自由能的變化包括轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的那部分體積引起的自由能下降和形成晶胚新表面引起的自由能的增加。假設(shè)單位體積自由能的下降為ΔGv(ΔGv<0)，比表面能為σ，晶胚假設(shè)為球體，其半徑為r,則晶胚形成時(shí)體系自由能的變化為:ΔG=4πr3ΔGv/3+4πr2σ

當(dāng)r<rc

時(shí)，晶胚的長(zhǎng)大使系統(tǒng)自由能增加，晶胚不能長(zhǎng)大。當(dāng)r>rc

時(shí)，晶胚的長(zhǎng)大使系統(tǒng)自由能降低，這樣的晶胚稱為臨界晶核，rc為臨界晶核半徑?？梢?，過冷度ΔT越大，rc

越小，即形核的機(jī)率增加。形成臨界晶核需要的能量稱為臨界晶核形核功ΔGc,即上式表明，形成臨界晶核時(shí)液、固相之間的自由能差只能供給所需要的表面能的三分之二，另外的三分之一則需由液體中的能量起伏來提供。

(2)形核率

N通常稱單位時(shí)間、單位體積液體中形成的晶核數(shù)量稱為形核率。用N表示（cm-3s-1）。形核率N受兩個(gè)矛盾的因素控制，一方面隨過冷度增大，rc、ΔGc

減小，有利于形核；另一方面隨過冷度增大，原子從液相向晶胚擴(kuò)散的速率降低，不利于形核。形核率可用下式表示：(式中N

為總形核率，

N1

為受形核功影響的形核率因子;N2

是受擴(kuò)散影響的形核率因子。ΔGc是形核功，ΔGA是擴(kuò)散激活能

當(dāng)ΔT

不大時(shí)，形核率主要受形核功因子控制；

ΔT

增大，形核率增大；在ΔT非常大時(shí)，形核率主要受擴(kuò)散因子的控制，隨ΔT

增加，形核率降低。N1、N2與ΔT的關(guān)系曲線2非均勻形核假定固相晶胚α以球冠狀形成于基底B的平面上，設(shè)固相晶核表面的曲率半徑為r，晶核與基體面的接觸角為θ，球冠底圓半徑為R..當(dāng)晶核形成時(shí)，體系增加的表面能為ΔGs,ΔGs=AαLσαL+AαwσαW

-αwσLW式中AαL,Aαw

分別為晶核α

與液相L及B之間的界面積；σαL,σαW,σLW

分別為各相應(yīng)界面的表面能，在其相交點(diǎn)處，表面張力達(dá)到平衡。σLW=σαLcosθ+σαW晶核形成時(shí)，體系總的自由能變化為：

ΔG=(4πr3ΔGv/3+4πr2σαL)(2-3cosθ+cos3θ)/4

與均勻形核表達(dá)式相比，可以看出，兩者僅差一個(gè)系數(shù)在（0，π）之間（2-3cosθ+cos3

θ）恒小于1即非均勻形核功很小，在很小的ΔT下即可形核。而且，θ角越小，潤(rùn)濕越好，則越小。越易生核?？傊?，非均勻形核比均勻生核容易。

六、長(zhǎng)大規(guī)律1液—固界面的微觀結(jié)構(gòu)

液-固的微觀結(jié)構(gòu)有光滑界面和粗糙界面兩種。光滑界面液固兩相截然分開，固相表面為基本完整的光滑的原子密排面，但宏觀是由若干曲折小平面組成，因此又稱為小平面界面。粗糙界面在微觀上高低不平，有幾個(gè)原子間距厚度的過渡層，從宏觀上看界面平整光滑，又稱為非小平面界面，常用的金屬都是粗糙界面。粗糙界面長(zhǎng)大平滑界面長(zhǎng)大2晶核的長(zhǎng)大機(jī)制

晶核長(zhǎng)大（液固界面向液相移動(dòng)）所需的過冷度稱為動(dòng)態(tài)過準(zhǔn)度，用ΔTK

表示.（1）粗糙界面材料的長(zhǎng)大機(jī)制粗糙面的界面結(jié)構(gòu)，許多位置均可為原子著落，液相擴(kuò)散來的原子很容易被接納與晶體連接起來。生長(zhǎng)過程中仍可維持粗糙面的界面結(jié)構(gòu)。只要原子沉積供應(yīng)不成問題，可以不斷地進(jìn)行“連續(xù)長(zhǎng)大”。其生長(zhǎng)方向?yàn)榻缑娴姆ň€方向，即垂直于界面生長(zhǎng)。（2）光滑界面材料的長(zhǎng)大機(jī)制(a)二維晶核長(zhǎng)大機(jī)制

(b)依靠晶體缺陷長(zhǎng)大機(jī)制.光滑界面長(zhǎng)大，不連續(xù)長(zhǎng)大,生長(zhǎng)率很小.

3純金屬的生長(zhǎng)形態(tài)

純金屬凝固的生長(zhǎng)形態(tài)，取決于固-液界面的微觀結(jié)構(gòu)和界面前沿的溫度梯度。(1)在正溫度梯度下正的溫度梯度指的是隨著離開液-固界面的距離z的增大，液相溫度T隨之升高的情況，即dT/dz＞0。在這種條件下，結(jié)晶潛熱只能通過固相而散出，相界面的推移速度受固相傳熱速度所控制。晶體的生長(zhǎng)以接近平面狀向前推移，這是由于溫度梯度是正的，當(dāng)界面上偶爾有