(15)--2.4 金属材料科学基础.ppt

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1、第二章第二章 纯金属的结晶纯金属的结晶2.42.4节节 均匀形核均匀形核两种形核方式两种形核方式均匀形核（均质形核或自发形核）非均匀形核（异质形核或非自发形核）均匀形核：均匀形核：液相中各个区城出现新相晶核的几率都是相同。非均匀形核：非均匀形核：新相优先出现于液相中的固态杂质质点、型壁 等区域。金属结晶金属结晶驱动力（系统的自由能降低）阻力（晶胚产生新的表面能）形核时的能量变化和临界晶核半径形核时的能量变化和临界晶核半径G=VGv+S假设过冷液体中出现一个半径为r的球状晶胚:r系统自由能的总变化r 0 晶胚晶胚晶粒半径r与G关系rK r 0 亚稳晶核亚稳晶核r0 r G 0 稳定晶核稳定晶核临

2、界晶核半径rk临界晶核半径与过冷度关系系统自由能与晶粒半径关系晶核晶胚rmaxrkrk,rmax临界半径与临界过冷度关系TTk时，rmaxTk时，rmaxrk易于形核晶核半径在rkro范围内时，系统的自由能G仍然大于零，即晶核的表面能大于体积自由能，阻力大于驱动力，此时晶核能够成为稳定晶核吗?形核功形核功临界形核功临界形核功GGK K：形成临界晶核时自由能的变化恰好等于临界晶核表面能的1/3，还有2/3表面能没有得到补偿，需要另外供给周围液态金属通过能量起伏来提供。形核功的大小与过冷度关系：形核率形核率形核率（形核率（N N）：在单位时间单位体积液相中形成的晶核数目。形核率受两个方面控制因素形核率受两个方面控制因素:过冷度的增大，临界晶核半径和形核功减小，形核率增大。过冷度的增大，原子的扩散迁移扩散迁移能力减弱，形核率减小。