第六章 单组元相图及纯晶体的凝固.pptVIP

2、差异性 高分子结晶具有不完全性。 高分子结晶的不完全性及其结晶能力的大小起因于大分子链结构特征。 影响高分子结晶能力的结构因素有： 链的对称性。对称性越高越易结晶。 (2) 链的规整性。主链具有规则的构型，有结晶能力 (3) 共聚效应。无规共聚无结晶能力。共聚物有相同的结构类型，能够结晶。 (4) 链的柔顺性。柔顺性好结晶能力高。 边熔融边升温 大分子材料在制备过程中，都不可能完全结晶，而且结晶程度也不同，所以在升温过程中，低温下，结晶不完全的先被破坏熔融，而比较完善的结晶部分在高温下才能熔融；从而出现一个熔融温度范围，熔限。 缓慢升温时，在温度低时结晶不完善的部分被破坏后，有充分的时候进行再结晶，形成更完美的晶体。 这样所有较完善的晶体在较高的温度下和较窄的温度范围内被熔融。 本章总结 一、基本概念和术语 凝固与结晶、相、固态相变、组元、系、相、相图 相平衡、相律及应用、过冷现象、过冷度、 理论结晶温度、 实际结晶温度、 临界过冷度和动态过冷度； 均匀形核与非均匀形核(要会自己进行推导相关公式、计算)；晶胚、晶核、临界晶核、临界晶核半径、临界形核功；形核率、生长速率。 光滑和粗糙界面；温度梯度、正、负温度梯度；平面与树枝长大、受质处理(孕育处理) 二.本章重点和难点 纯金属凝固的过程和现象；过冷度对结晶过程和结晶组织的影响；过冷度、临界过冷度、有效过冷度、动态过冷度之间的区别。 结晶的热力学、动力学、能量和结构条件 均匀形核与非均匀形核有何异同点。形核率及影响因素。临界晶核半径、临界形核功的计算。 非均匀形核时影响接触角θ的因素有哪些?选择什么样的异相质点可以大大促进结晶过程 液—固界面的结构及温度梯度，晶体生长形态?、生长条件和长大机制。 能用结晶理论说明实际生产问题如变质处理和其它细化晶粒的工艺；单晶的制取和定向凝固技术 (了解) 。 相关公式书上均有，要记住 作业 1.考虑在一个大气压下液态铝的凝固，对于不同程度的过冷度，即：ΔT=1，10，100和200℃，计算：????(a)临界晶核尺寸；????(b)半径为r*的晶核个数；????(c) 从液态转变到固态时，单位体积的自由能变化ΔG*（形核功）；????(d)从液态转变到固态时，临界尺寸r*处的自由能的变化 ΔGv。????铝的熔点Tm=993K，单位体积熔化热Lm=1.836×109J/m3，固液界面比表面能δ=93mJ/m2，原子体积V0=1.66×10-29m3。 2. 纯金属的均匀形核率可以下式表示 式中A≈1035,exp(-Q/kT) ≈10-2，ΔG*为临界形核功，k为波耳兹曼常数，共值为1.38×10-23J/K （a）假设过冷度ΔT分别为20℃和200℃，界面能σ=2×10-5J/cm2，熔化热ΔHm=12600J/mol，熔点Tm=1000K，摩尔体积V=6cm3/mol，计算均匀形核率。 （b）若为非均匀形核，晶核与杂质的接触角θ=60°，则如何变化？ΔT为多少时？ (c) 导出r*与ΔT的关系式，计算r*=1nm时的ΔT/Tm。 * * * * a、正的温度梯度 结晶潜热只能通过固相而散出，相界面的推移速度受固相传热速度所控制。 晶体的生长以接近平面状向前推移。 宏观与微观界面构造结合： (1)微观平滑界面，二维晶核方式长大，需要较大过冷度，宏观界面粗糙 (2)微观粗糙界面，连续生长方式，需要较小过冷度，宏观界面平滑 b、负的温度梯度 相界面上产生的结晶潜热即可通过固相也可通过液相而散失。 树枝状生长 宏观与微观界面构造结合： (1)微观粗糙界面，以树枝方式生长。 (2)微观平滑界面，有树枝状生长的倾向，但不明显。 钢中的树枝状生长 图 SEM photographs showing the systematics for the DAP concentration-dependent hierarchical growths. Highly oriented primary ZnO rods are shown in (a); (b-i) secondary needlelike crystalline branches formed by adding DAP 17.5 mM (b), 35.0 mM (c), 52.5 mM (d), 70.0 mM (e), 87.5 mM (f),105.0 mM (g), 122.5 mM (h), and 140.0 mM (i). Each inset shows the corresponding low-magnification SEM survey photograph for that sample. 图 S