第三期材料专业课知识竞赛颁奖及讨论整理帖
第三期专业课知识竞赛题:说明固态相变中形核的三个必要条件,并试着从该必要条件角度解释非均匀形核比均匀形核更容易。(总计20人品)解释:形核的必要条件:一定的过冷度;结构起伏;能量起伏(5人品)。临界形核功越小,则形核率越高。从过冷度角度看,非均匀临界形核功小于均匀临界形核功,所以,非均匀形核时可在较小过冷度下获得较高形核率(5人品);从能量起伏角度看,形成临界晶核时能量的升高,即临界形核功有一部分由能量起伏提供,所以,非均匀形核需要较小的能量起伏(5人品);从结构起伏角度看,非均匀形核时具有较小的临界晶核体积,因此需要较小体积内的结构起伏(5人品)。总之,非均匀形核时,形核的三个充要条件更容易同时满足。注:非均匀形核和均匀形核的临界形核曲率半径相同,但由于接触角关系其临界晶核体积是不同的。 第三期十佳优秀学员名单:対妳旳执着 kobe08 Truffe 剑气侠虹 第三滴血 自强不息 zaqqazlove 木易雨泽 cc1122 杨海娇 优秀学员回答展示:kobe08 :必要条件:结构起伏、能量起伏、过冷度原因:非均匀形核时临界半径较小,因此具有较小的临界晶核体积,较小体积的结构起伏就可以满足条件,;能量起伏可以提供一部分的临界形核功,非均匀形核需要较小的能量起伏,临界形核功越小,则形核率越高;非均匀临界形核功小于均匀临界形核功,所以,非均匀形核时可在较小过冷度下获得较高形核率
Truffe:发生形核必须满足三个必要条件:过冷、结构起伏、能量起伏
1、过冷: 非均匀形核所需的形核功很小,在较小的过冷度条件下,当均匀形核还微不足道时,非均匀形核就明显开始了。
2、结构起伏:非均匀形核有较小的临界晶核体积,所以较小范围内的结构起伏
3、能量起伏: 当润湿角在0~180度之间变化,非均匀形核的球冠体积小于均匀形核的晶核体积,相应形核功小,所需能量起伏小,易形核。
PS:固态相变睡遵循液态物质结晶过程的一般规律,但由于新相和母相都是晶体,所以又有很多不同于凝固过程的特点。 比如:1、新旧两相之间的界面影响。2、新旧两相之间的位相关系3、惯习面4、应变能的影响自强不息:必要条件:过冷度,结构起伏,能量起伏。
非均匀临界形核功一般小于均匀临界形核功,因此,非均匀形核时可在比均匀形核更小的过冷度下形核;从形成临界晶核时能量的升高,能了起伏可以提供形核功,非均匀形核需要较小的能量起伏可以完成形核;非均匀形核时具有较小的临界晶核体积,因此需要的结构起伏也更小。zaqqazlove:过冷度 能量起伏 相起伏(结构起伏)是形核的必要条件
均匀形核是指新相晶核在母相内均匀的形成,而非均匀形核是新相晶核在母相中不均匀处形成。非均匀形核功一般小于均匀形核功,在非均匀形核中,形核优先扎起某些固态杂质表面及容器内壁进行,这样使非均匀形核所需要的的过冷度明显小于均匀形核;能量起伏是指体系中微小体积所具有的能量偏离体系的平均能量,而且微小体积的能量处于时起时伏,此起彼伏状态的现象。在非均匀形核中,能量起伏对形核提供能量,非均匀形核只要较小的能量起伏就能形核。相起伏(结构起伏)是指金属中规则排列原子团的起伏现象。非均匀形核的临界体积小于均匀形核的临界体积,所以只需要较小的相起伏(结构起伏)就能达到形核的要求。时具有较小的临界晶核体积,因此需要的结构起伏也更小。关于疑问和讨论的总结:固态转变包含固态相变及非相变的回复和再结晶,凝固和固态相变只是指固液相变和固固相变,其过程必然包含结构变化,但不一定有成分变化。对于固态相变中形核长大型相变中形核必要条件就是上述三类条件,当然凝固过程也符合。但回复和再结晶的驱动力是形变存储能(形变再结晶,其他类再结晶就不一样了),它的第一个必要条件应该是一定的形变。关于液态相变和固态相变的区别有::(1)固态相变阻力多了应变能一项,造成固态相变的临界半径和形核功增大;(2)新相可以以亚稳态方式出现,存在共格半共格界面,特定的取向关系,非均匀形核。(3)生长方面出现惯习现象,形成特殊的组织形态,如片状组织;亚稳态的出现减小相变阻力。(以上均为楼主的思维,大家若有不同意见和建议请回复,一起讨论学习)通过本期知识竞赛,楼主也学习到了液态凝固不包含在固态相变中的知识,虽然这个知识不起眼,但是做题就关系很大。
有一个疑问,求教高人:
在非均匀形核时,基底可以是 凹面,平面,凸面,这三者的形核效果
凹面 大于 平面 大于凸面,教材上说是因为临界形核体积依次减小 。
但这只提到了一个因素,问题是:他们的临界形核功呢?? “也是依次减小”,还是“ 虽然不是依次减小,但影响效果不是主要的”呢?? 本帖最后由 江东独步 于 2013-1-3 12:35 编辑
zyz一只小小鸟 发表于 2013-1-3 09:37 static/image/common/back.gif
有一个疑问,求教高人:
在非均匀形核时,基底可以是 凹面,平面,凸面,这三者的形核效果
凹面 大于 平 ...
这里的形核体积就是通过临界形核功影响形核效果的,有公式临界形核功ΔG=1/2V*ΔGv(吉布斯自由能),即凹面所需体积较小,形核较简单。
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