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文档简介

2020 3 4 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 2020 3 4 2 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 2020 3 4 3 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 2020 3 4 4 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 NS NL NfS 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fS fL 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 Am 1 而AF 1 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 可近似地认为vS vL v 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 2020 3 4 5 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 2020 3 4 6 由此可见 1 只有当Ti时 才有u 0 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 TK T0 Ti表示 2020 3 4 7 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
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