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？？  

zyz一只小小鸟 发表于 2013-1-3 09:37
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。