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1、2-3 为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否会出现过热？为什么？答：（1）由热力学可知，结晶能否发生，取决于固相的自由能是否低于液相的自由能，即 G =GS-GL0；只有当温度低于理论结晶温度 Tm 时，固态金属的自由能才低于液态金属的自由能，液态 金属才能自发地转变为固态金属，因此金属结晶时一定要有过冷度。（2）影响过冷度的因素有：金属的本性，金属不同，过冷度大小不同；金属的纯度，金属的纯度越高， 过冷度越大；冷却速度，冷却速度越大，过冷度越大。（3）金属熔化时会出现过热，其原因是：由热力学可知，只有当温度高于理论结晶温度 Tm 时，液态金属的自 由能才
2、低于固态金属的自由能，固态金属才能自发转变为液态金属，因此金属熔化时一定要有过热度。2-4试比较均匀形核与非均匀形核的异同点。答：相同点：（1）液态金属的结晶必须在过冷的液体中进行，液态金属的过冷度必须大于临界过冷度，晶胚尺寸必须大于临界晶核半径rk。前者提供形核的驱动力，后者是形核的热力学条件所要求的。（2）rk值大小与晶核的表面能成正比，与过冷度成反比。过冷度越大，则rk越小，形核率越大，但是形核率有一极大值。如果表面能越大，形核所需的过冷度也应越大。凡是能降低表面能的办法都能促进形核。（3）均匀形核既需要结构起伏，也需要能量起伏，二者皆是液体本身存在的自然现象。（4）晶核的形成过程是原子扩散迁移的过程，因此结晶必须在一定的温度下进行。不同点：（1） 非均匀形核与固体杂质接触，减小了表面自由能的增加，也减小了形成晶核的体积，所以非均匀形核的形核功小，形核容易，可以在较小的过冷度下进行。（2） 均匀形核需要在很大的过冷度下进行，而且要求液态金属绝对纯净，无任何杂质，也不和型壁接触，只依靠液态金属的能量变化，由晶胚直接生核的过程，是一种理想状态；而在实际工业生产中，液态金属并不能达到这种理想状态，所以，凝固过程总是以非均匀形核的方式进行。（3） 非均匀形核的形核率除了受过冷度和温度的影响外，还受固态杂质的结构、数量、形貌以及其他物理因素的影响，如振动和搅拌。
