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_金属结晶的现象一、 晶体结晶过程的宏观现象 （过冷度和结晶潜热）。1) 过冷度（T=Tm-Tn）2) 过冷度和金属的属性和冷却速度有关。3) 金属不同，过冷度不同；金属的纯度越高，过冷度越大；冷却速度越快，过冷度越大。4) 相变潜热 1摩尔物资从一个相转变为另一个相时，伴随着吸收或放出的热量。 金属由固态变为液态，需要吸热；由液态变为固态需要放热。前者称为融化潜热，后者称为结晶潜热。二、 从微观上说，金属的结晶过程就是形核和长大的过程。 1) 当金属液体冷却到实际结晶温度时，晶核并未立即出生，而是经过一段时间才出现第一批晶核。结晶开始前的这段停留时间称为孕育期。2) 晶核由晶胚形成。3) 由一个晶核长成的晶体就是一个晶粒。4) 一个晶粒内存在很多晶胞，并且晶胞位向一致。5) 因此单晶体表现出各向异性。6) 由两个以上晶粒组成的晶体称为多晶体。7) 一般的金属都是多晶体。并且由无数个晶粒组成。8) 各晶粒位向各异，相互抵消。9) 所以一般金属不表现出各向异性。金属结晶的热力学条件1、 热力学第二定律:在等温等压条件下，物质系统总是自发的从自由能较高的状态向自由能较低的状态转变。2、 自由能之差是促进金属相变的热力学条件，即相变驱动力。3、 4、 由上图可知：过冷度越大，自由能之差越大，且液相和固相自由能之差与过冷度成正比。在过冷度等于0时，自由能之差也为0。5、 过冷度越大，自由能之差越大，相变驱动力越大，结晶速度越快。金属结晶的结构条件1、 液态金属的一个重要特点就是相起伏。只有在过冷液中相起伏才能形成晶胚。但不是所有晶胚都可以转化成晶核。下节将讨论晶胚转化成晶核的条件。2、晶核的形成1、 在过冷液中形成晶核的方式有两种：均匀形核和非均匀形核。2、 实际金属的结晶主要是按非均匀形核方式进行的。3、 在过冷液中并不是所有晶胚都可以形成晶核。只有那些尺寸等于大于某一临界尺寸的晶胚才能稳定的存在，并自发长大。4、 过冷度越大，临界尺寸越小。5、 从第三节2中可知：过冷度越大，最大相起伏尺寸越大。6、 结合4、5可知：过冷度越大，出现超过临界尺寸的晶胚越多，越容易形核。7、 第二节第5：过冷度越大，自由能之差越大，结晶越快。8、 纯金属结晶时均匀形核的过冷度T0.2Tm（Tm用热力学温度表示）。此值非常大。非均匀形核的过冷度大大降低，一般不超过20。9、 形核功是过冷液形核的主要障碍。10、 过冷度越大，临界形核功降低，使结晶过程易于进行。11、 无论形核还是长大，都必须伴随着液态原子向晶核的扩散迁移。过冷度越大，迁移越不容易。12、 13、 形核率随过冷度的增大先增加后下降。14、 非均
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