纯晶体的凝固课件.ppt

瓷器风韵课件.ppt

,传统上的陶瓷是 指所有以粘土为主要原料与其它天然矿物原料经过粉碎成型煅烧等过程制成的各种制品 广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称.,中国历来被称为瓷之国，中国的英文China 是陶瓷之意，中国的陶瓷在世界上有着,

《纯晶体的凝固课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《纯晶体的凝固课件.ppt（57页珍藏版）》请在上搜索。

1、第四章 纯晶体的凝固,主要内容,凝固与结晶的条件凝固过程及规律单晶体制备方法,凝固(结晶)：物质从液态到固态的转变过程。若凝固后的物质为晶体，则称之为结晶。本章主要讲述纯物质的结晶过程及规律。,应用领域：金属材料及制品冶炼、铸造等。半导体材料制备半导体单晶、多晶制备。功能材料制备光学材料、磁性材料等。,Steel Making,Casting (铸造),学习本章后： 应掌握凝固过程的理论及规律； 具备分析各类凝固组织的能力； 初步学会应用这些理论分析实际中的 问题。,学习凝固理论的重要性： 凝固是材料及产品生产的第一步； 与解决实际问题直接相关。,4.1 固体结晶的基本规律,一.结晶时的过冷现。

磁光、电光和声光效应课件.ppt

1,1固有旋光现象,磁光电光和声光效应,旋光：当一束线偏振光通过某种物质时，光矢量的方向会随着传播距离而逐渐转动。,一旋光Optical activity和旋光效应,Optical axis,Quartz crystal,2,旋光现象的规律,

2、象,过冷：液体实际温度低于理论结晶温度Tm的 现象。这种过冷称为热过冷。过冷度：理论结晶温度Tm与实际结晶温度Tn 之差(T )。,T=Tm-Tn,过冷是结晶的必要条件:结晶过程总是在一定的过冷度下进行的。,单组分晶体结晶时的冷却(T-t)曲线,二.结晶基本过程是形核和长大过程。,形核：晶核的形成。长大：晶核生长，也称为晶体长大。,在整个结晶系统内，形核和长大过程重叠交替进行。,三.结晶条件,S、L两相的G-T曲线: Tm为平衡熔点, 在Tm以下, 单位体积中,其中， 为过冷度，Lm为熔化热。,1.热力学条件,2.液相结构条件液相结构模型：微晶无序模型液态结构具有长程无序而短程有序，类似微晶。。

3、拓扑无序模型液态结构是由短程有序的几何单元随机堆积而成。,一致观点：液相中分布着短程有序的原子集团，这种状态称为结构起伏。 结构起伏的尺寸与液体温度成反比。,结构起伏是晶核形成的胚胎。,4.2 形 核 过 程,过冷度是结晶的驱动力，过冷度足够时，液相中会形成晶核。形核的两种方式：均匀形核(自发形核)晶核自液相中原子集团形成，且晶核在液相中分布均匀。非均匀形核(非自发形核)晶核依附于液相中存在的固相或外来表面形成。固相包括：未熔杂质、人为加入的固体颗粒等。,一. 均匀形核（自发形核）,液相中短程有序的原子团是晶核的胚胎，能否成为晶核取决于体系能量的变化。1.形核时体系能量的变化设体系中出现一个球。

4、形晶胚，其半径为r，体系能量变化为：,r*称为临界晶核。,A*临界晶核的表面积。,2.临界形核功将r*代入G, 得：,物理意义：形成临界晶核时，体积自由能的变化只能补偿表面能的2/3，其余1/3需体系来提供。,体系提供能量的方式：靠体系中的能量起伏来实现。,临界形核功：形成临界晶核时需体系额外对形核所做的功。,3. r*和G*与T的关系,将 代入r*和G*, 得,能量起伏：体系局部实际能量偏离平均能量且瞬时涨落的现象。,由此可知： r*与T成反比， G*与T的平方成反比。,4. 临界过冷度T*,液相原子集团的最大尺寸rmax随T升高而增大；r*则相反。两曲线交点对应的过冷度为临界过冷度。,TT。

5、*, 才可能形稳定的晶核。一般T*约为0.2Tm。,5. 形核率及其与T的关系,取决于两个因素： 形核功因子 原子扩散因子,形核率 ：单位时间、单位体积液体中形成的晶核数量。,形核率为：,其曲线见右图。T*称为有效过冷度。对大多数易流动液体，,的关系：,液体流动性差时，均匀形核率很低，不存在有效形核温度和有效过冷度。均匀形核需要的过冷度较大，形核难度也大。,非均匀形核模型：,二.非均匀形核（非自发形核）实际中均匀形核难实现；模壁、未熔夹杂物为形核基底。,1. 能量条件系统自由能变化：,设晶核为球冠形，半径为r , 则,G均为均匀形核时的自由能变化。,临界晶核：,临界晶核形核功：,可见： ，因f。

6、 ( ) 1。 晶核与基底的浸润（润湿）越好， f ( )越小， 基底促发形核的作用越大。,若=0 ， f ( ) =0 相当于基底和晶核完全润湿， ，可以直接长大，这称为外延生长。 若=180 ， f ( ) =1 晶核和基底完全不润湿。 ，相当于均匀形核。 在0180 时，0 f ( ) 1 ，体系为非均匀形核。,不同角时形核示意图,2. 形核率,决定因素：(1)过冷度 过冷度越大，非均匀形核率越大；在相同形核功下，非均匀形核需要较小的过冷度。,形核率与形核功的关系：,(2)基底物的结构基底与晶核的晶体结构相同时，两者界面能较低，容易形核。(3)基底表面形貌凹形基底形成的临界晶核体积小形核容易，形核率高。(4)基底物数量越多，形核率越高。,(5)液体温度越高，基体物质熔化越多，有效形核位置越少，形核率也越低。,4.3 晶 体 长 大,长大过程即晶核（晶体）的生长过程。 生长过程的控制因素为： 热扩散、质量扩散和界面张力 结晶后影响晶体性能的结构参数： 晶粒大小、组织形态、分布等。,一.晶体长大条件-动态过冷度长大过程：液相原子晶体表面 液固界面向液体推进。长大条件：界面前沿液体有一。