第四章 纯金属晶体的长大.pdf

§4-4 纯金属晶体的长大 1、正温度梯度 §4-4 坐标原点取在液固界面处，指向 不论是均匀形核还是非均匀形核，稳定的晶核形成后都要继 液相为正方向。 续长大。首先讨论纯金属晶体的长大，就是不考虑溶质成分对 正温度梯度：dT/dx0 晶体长大的影响。晶体长大同样需要一定的过冷度，以获得由 液态转变为固态的驱动力。 液相转变为固相时要放出结晶潜 晶体的长大可以从宏观和微观两个方面分析： 热，界面处的结晶潜热只能通过固 宏观长大：主要研究晶体长大过程中液-固界面所具有的形态； 相传导出去，所以界面的推进速度 正温度梯度示意图 微观长大：主要研究原子进入固相表面（液-固界面）的方式。 受到固相传热速度的控制。 一、宏观长大方式 由于界面处液体的过冷度最大，当界面上偶尔发生晶体凸 起，就会进入温度较高的液体中，晶体生长速度立即减慢甚至 纯金属晶体长大过程中，液-固界面的形态取决于界面前沿液 停止。因此，液-固界面保持为稳定的平面状，晶体长大以平面 相中的温度分布（温度梯度）。 状态向前推进。 温度梯度：温度随距离的变化（dT/dx ）。 长大方式：平面长大 2、负温度梯度 树枝状长大的实物照片 负温度梯度：dT/dx0 【说明】树枝状长大不一定在负 界面前方的液体具有更大的过冷 温度梯度才能出现，有成分过冷 度。因此，当界面某处固相偶然伸入 的条件下晶体同样可以树枝状长 液相，便能够更快生长。伸入液相的 大，而且后者更为普遍。 晶体形成一个晶轴，称为一次晶轴。 由于一次晶轴生长时也会放出结晶潜 热，其侧面周围的液相中又产生负的 负温度梯度示意图 温度梯度。这样，一次晶轴上又会产 生二次晶轴。同理，二次晶轴上也会 长出三次晶轴。 由于这样生长的结果很像树枝，所以被称为树枝状长大。晶 体以树枝状生长时，晶体树枝逐渐变粗，树枝间的液体最后全 部转变为固体，使每个枝晶成为一个晶粒。 长大方式：树枝状长大 L m 二、微观长大方式 平均一对原子的键能： 2 ⋅ N ⋅Z a 晶体长大微观上是液相原子向固相表面转移的过程。所以， 微观长大方式取决于液-固界面的结构，而液- 固界面结构又由界