材料成型基础教学课件2.5.ppt

1、2.5结晶核成长，宏命令地，结晶的界面向液相阶段性地推移的微观上，原子从液相向结晶表面扩散。 晶体生长的条件： (1)液相不断地供给原子。 (2)晶体不断地接受原子。 决定结晶生长方式和生长速度的主要原因是(1)结晶核的界面结构。 (2)界面附近的温度分布及潜热的放出和逸散条件。 一、固液界面的微观结构，1光滑的界面：从原子尺度看，光滑的界面微尺度看，是参差不齐的锯齿状，也叫法定径套界面。 2粗界面：原子尺度观察，界面高低不均匀，存在过度层的微观尺度观察，界面平平整整。 一、固液界面的微观结构、杰克逊研究：粗界面的约50%的位置为固相原子所占，光滑界面：约0或100%的位置为固相原子所占。 界

2、面的平衡结构应是界面能最低的结构，界面自由能的变化gs/nktm=x(1x)xlnx(1x)ln(1x )杰克逊因子取决于材料的种类和晶体在液相中生长的系统的热力学性质。 取不同的值，制作Gs/NKTm和x的关系曲线，得到图2.17。 在Jackson曲线、(1)2的情况下，x=0.5时界面能为最小(粗界面)。 (2)5的情况下，x为0或接近1，界面能最小(平滑的界面)。 二结晶生长反应历程、1二次元结晶核生长反应历程的单一原子向界面移动的不稳定。 由于表面能的增大大于体积能的减少，因此生长速度慢。 二结晶生长反应历程、二螺型位错生长反应历程在结晶表面的露头形成台阶，堆积新原子时增加的表面能小

3、。 二结晶生长反应历程、二螺型位错生长反应历程的台阶的起点不动，但各地相对于起点移动的角速度不同，形成“生长收缩线”。 二结晶生长反应历程，3垂直生长反应历程在粗糙面上，原子位置的一半虚位，缺陷不显着作用。 生长速度很快，大多数金属都是这样生长的。 三固液界面前端液体中的温度梯度、1正温度梯度：指液相中的温度随着界面距离的增加而上升的温度分布。 此时晶体前端液体中的过冷度随界面距离的增加而减少。 2负温度梯度：指液相中的温度随界面距离的增加而降低的温度分布。 此时的过蒸发制冷度随着界面距离的增加而增大。 作为四结晶生长的界面形状的结晶形态，1是以正的温度梯度生长的界面形态时，结晶潜热只是通过结

4、晶化的固相和型壁而散失。 (1)在光滑界面上结晶学法定径套的晶面不同，表面能不同。 作为四结晶生长界面形状的结晶形态，结晶的外形主要与各结晶面的法线生长速度有关。 原子密度大的晶面生长速度小。 原子密度小的晶面生长速度大。四晶生长的界面形状晶体形态，(2)粗界面过冷度小，界面均匀向前推移，称为平面生长方式。 作为四结晶生长界面形状的结晶形态，以2负温度梯度生长的界面形态粗糙的界面：界面偶尔突出，深入过冷度更大的液体中，形成树枝状结晶生长。 四结晶生长的界面形状结晶形态，2负温度梯度生长的界面形态光滑界面：值不大，结晶呈树枝状，具有法定径套特征。 值很大，还有可能成为规则形式。界面形态例、SnA

5、gCu/Cu界面BiAg/Cu界面、五生长速度、二次元结晶核反应历程生长、速度非常小。 螺型位错的反应历程变大，速度也不变大(缺陷供给添加原子的位置有限)垂直反应历程变大，速度变快。 晶体生长的关键是具有1粗界面的金属，其生长反应历程为垂直生长，必要过冷度小，生长速度大。 2具有光滑界面的金属化合物、亚金属或非金属等，其生长反应历程有两种方式：一种是二次元结晶核生长方式，另一种是螺型位错生长方式。 增长速度慢，必要的过蒸发制冷度大。3晶体生长的界面形态与界面顶端的温度梯度和界面的微观结构有关。 正的温度梯度，光滑的界面，锯齿状的粗糙的界面，平面地成长。 负温度梯度，一般金属和亚金属的界面呈树枝状值高的物质保持光滑的界面。 六晶粒大小的控制，晶粒的大小称为晶粒度，通常用晶粒的平均面积或平均直径表示。 晶粒大小对金属的机械性能影响很大。 六粒大小的控制，细粒强化：使晶粒微细化，提高材料强度的方法。 晶粒的大小取决于成核率和生长速度的相对大小。 晶粒度依赖于成核率n与生长速度g之比。 由于每单位面积