材料科學基礎名詞解釋臨界晶核形成功

2021-03-07 05:39:55 字數 2658 閱讀 9039

1樓:蔽月流風

大多數固態相變都需經歷形核和生長兩個階段。在無擴散型相變中為非熱啟用形核(變溫形核);擴散型相變的形核與凝固類似,符合經典形核方式;極個別的是無核轉變,如調幅分解。新相的形核也有均勻形核和非均勻形核兩種方式。

均勻形核 在均勻母相中,也存在著各種起伏。如果母相中的組態、成分、密度起伏與新相近似時,則在這些區域中就可能形成新相胚芽,當這些胚芽大到一定尺寸時,就可作為穩定晶核而長大。

固態轉變時,由於新相與母相的比容不同,會產生應變能( ε ),在固-固相變時起著重要作用。設晶胚是半徑為 r 的球形,則形成晶胚所引起系統自由能的變化。△g=(-4/3)π(r^3)(△gv+ε)+4π(r^2)σ 將上式中△ g 與 r 之間的函式關係作圖。

從圖中可以看出,當△ g v +ε <0時,△ g 曲線有極大值△ g * ,稱為臨界形核功;△ g * 所對應的 r * 稱為臨界晶核半徑。

2樓:寧國陀高韻

我。。知。。道

加。。我。。私。。聊

何謂臨界晶核半徑,其物理意義是什麼

3樓:玲玲後

2)非均勻形核的晶核體積小,形核功小; 6)形核率在達到極大值之前,隨過冷度增大而增加。

不同點:

與均勻形核相比,非均勻形核的特點: 1)非均勻形核與固體雜質接觸相同點 1)形核的驅動力和阻力相同; 2)臨界晶核半徑相等; 3)形成臨界晶核需要形核功,形核所需結構起伏和能量起伏就小;形核容易,臨界過冷度小,減少了表面自由能的增加; 4)結構起伏和能量起伏是形核的基礎; 5)形核需要乙個臨界過冷度; 3)非均勻形核時晶核形狀和體積由臨界晶核半徑和接觸角共同決定;臨界晶核半徑相同時,接觸角越小

什麼是臨界晶核半徑?它的物理意義是什麼

4樓:西湖釣秋水

一、自發形核 (均勻形核、均質形核)是指在均勻單一的母相中形成新相結晶核心的過程.

1. 自發形核的能量變化

什麼樣的結構起伏能成為結晶的核心?(能量條件\尺寸大小)

形核的實質:晶胚不斷從液態金屬中得到原子而繼續長大.

形核時的能量變化:l—s體積自由能 fv減少;同時新表面形成→表面自由能 fs增加.系統總的自由能變化:

f降低有利於結晶的進行.假設晶胚為球形,半徑為r.那麼

△f=-4/3πr3 △gv +4πr2σ

△gv:單位體積自由能差;σ:單位表面積自由能

在一定條件下,△gv;σ均為定值.那麼△f是關於r的函式.

形成臨界晶核時對應的形核功為臨界形核功.

臨界形核功

當晶胚在臨界半徑形核時,系統的總自由能最高,隨r增大,自由能降低,可以自發進行,但畢竟仍大於零(正值),要形核時必須有一定的能量補償.對應於rk時,△f 最大.稱之為臨界形核功 △fk表示.

△fk=1/3*ak*σ 是臨界晶核表面能的1/3.這部分能量靠能量起伏來提供--------晶核可以形成

所謂能量起伏是指系統中微小體積所具有的能量,短暫偏離其平均能量的現象.

經過近一步的計算有△fk∝1/δt2 隨δt增加,△fk劇烈減少.

什麼叫臨界晶核?它的物理意義及過冷度的定量關係如何

5樓:樓主的老王

臨界晶核半徑:當晶胚的半徑r《臨界晶胚半徑時,晶胚不能成晶核;當晶胚的半徑r>臨界晶胚半徑時,晶胚穩定下來成為晶核;當晶胚的半徑r=臨界晶胚半徑時,晶胚可能成為晶核,也可能消失。可知,過冷度△t增大時,臨界晶胚半徑減小,所需要的結構起伏小,晶核形成容易。

臨界形核功:形成臨界晶核時,體積自由能的降低只能抵償表面能增加的2/3,另外1/3表面能的增加則需要形核功來提供。形核功由液體中的能量起伏提供。

能量起伏是形核的必要條件之三。增大過冷度,臨界形核功減小,所需能量起伏小,有利於形核。

形核率與過冷度的關係:形核率:單位時間單位體積液相內形成的晶核數目。

當過冷度≥臨界過冷度時,才可能形核。形核率先是隨著過冷度增加而增加,超過極大值後,隨過冷度增大而減小。金屬的凝固傾向極大,一般在達到極大值前,已經凝固完畢。

擴充套件資料

概念:新相固態晶核優先出現在過冷液體中的某些區域,這種形核方式即為非均勻形核。

非均勻形核的臨界晶核(曲率)半徑與均勻形核的臨界晶核半徑相等,但非均勻形核的晶核為球冠狀,體積小,形核所需結構起伏小,有利於形核。

通常情況下,非均勻形核所需要的形核功小於均勻形核的形核功,形核所需能量起伏小,有利於形核,或可以在低得多的過冷度下形核。

解釋臨界晶核半徑和形核功的意義,為什麼形核要有一定的過冷度

6樓:命運終點

臨界晶核

半徑r*的意義如下:r<r*時,產生的晶核極不穩定,隨即消散;

r =r*時,產生的晶核處於介穩狀態,既可消散也可生長;

r>r*時,不穩定的晶胚轉化為穩定晶核,開始大量形核。

故r*表示原先不穩定的晶胚轉變為穩定晶核的臨界尺寸。

臨界形核功δg*的意義如下:表示形核過程系統需克服的能量障礙,即形核「能壘」。只有當

δg≥δg*時,液相才開始形核。

由形核功的公式可知 對某種晶體而言,vs等引數均為定值,δg*∝δt-2,過冷度δt 越小,形核功δg*越大,δt→0時,δg*→∞,這表明過冷度很小時難以形核,所以物質凝固形核必須要有一定過冷度

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