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文档简介

1、2.1.3 晶体的长大 晶核形成以后，通过生长完成其结晶过程。 晶体生长是液相中原子不断向晶体表面堆砌的过程， 也是固液界面不断向液相中推移的过程。 界面处固、液两相体积自由能的差值GV构成了晶体生长的驱动力， 其大小取决于界面温度， 对合金而言还与其成分有关。2022/7/251晶体的生长主要受以下几个彼此相关的过程所制约： 界面生长动力学过程； 传热过程； 传质过程。 本节主要讨论晶体生长的界面动力学问题。 2022/7/252 1. 晶体生长中固液界面处的原子迁移 在晶体生长过程中，由于能量起伏，界面两侧总有一部分原子在获得足够能量后越过界面而进入另一相。 因此在界面处始终存在着两种方向

2、相反的原子迁移运动)： 固相原子迁移到液相中的熔化反应(m)； 液相原子迁移到固相中为凝固反应(F)。图2-5 固液界面处的原子迁移2022/7/253单位面积界面处的反应速率为 ： NS、NL单位面积界面处固、液两相的原子数，对于平界面，NSNLNfS、fL固、液两相中每个具有足够能量的原子跳向界面的几率，一般fSfL=1/6 ； Am、AF一个原子到达界面后不因弹性碰撞而被弹回几率，Am1，而AF1。 AF与原子到达晶体表面后所具有的近邻原子数有关。晶体表面的台阶越多，迁移原子就越易于获得较多的近邻原子，因而它被弹回的几率就越小，AF也就越大；vS、vL界面处固、液两相原子的振动频率，可近

3、似地认为vSvLv；Ti为界面温度；Q一个具有平均自由能的液相原子越过界面时所需的激活自由能； GV一个液相原子与一个固相原子所具有的平均体积自由能差值2022/7/254。根据有：显然，只有当 时，晶体才能生长，生长速度u应与其差值成正比 生长速度u即2022/7/255 由此可见： 1)只有当Ti 时，才有u0， 即： 只有当界面处于过冷状态并使相变驱动力足以克服热力学能障 时晶体才能生长。 晶体生长所必需的过冷度称动力学过冷度， 以TKT0Ti表示。2022/7/256热力学 取决于界面处固相一侧所具有的台阶数量； 动力学 GV 取决于固、液两相结构上的差异以及液相原子向固相原子过渡的具体形式。 因此界面生长动力学规律，

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