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1、一、晶体长大条件热力学条件：动力学条件：动态过冷度动态过冷度 Tk G 固固液液L/S界面向液体一侧推进界面向液体一侧推进晶体长大晶体长大1材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编第四节第四节 晶体的长大晶体的长大2材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编二、L/S 界面微观结构 几个原子层厚的过渡层几个原子层厚的过渡层（金属及部分有机物）（金属及部分有机物）微观微观宏观宏观高低不平高低不平粗糙界面粗糙界面（非结晶学界面）（非结晶学界面）平直平直非小平面界面非小平面界面L/S界面界面密排面密排面（多数无机物）（多数无机物）微观微观光滑光滑光滑界面光滑界面（结晶学界面）（结晶学界面）宏观宏观锯齿
2、状锯齿状小平面界面小平面界面称为称为称为称为称为称为称为称为3材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编固体液体固体液体4材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编三、晶体长大机制 1. 1. 垂直长大垂直长大粗糙界面粗糙界面 T动态动态小（小（0.0010.05）长大速度快长大速度快2）特点：）特点：1）方式：）方式： 半数晶格位置空闲半数晶格位置空闲 液态原子可以直接进入并连接液态原子可以直接进入并连接 垂直长大垂直长大固体液体5材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编2. 2. 横向长大横向长大6材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编1）二维晶核机制）二维晶核机制以均匀形核方式形成二维以均
3、匀形核方式形成二维晶核（台阶、小薄片）晶核（台阶、小薄片）液态原子迁移液态原子迁移到台阶侧面到台阶侧面台阶横台阶横向长大向长大7材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编2）晶体缺陷台阶机制）晶体缺陷台阶机制晶体缺陷晶体缺陷（螺螺位位错错台台阶阶或孪晶沟槽）或孪晶沟槽）不消失的不消失的台阶台阶台台阶阶横横向长大向长大液态原子迁移液态原子迁移到台阶侧面到台阶侧面8材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编3）特点：）特点： T动态动态大（大（12）长大速度小长大速度小9材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编四、晶体长大形态（纯金属）1. 1. L/SL/S界面上的温度梯度界面上的温度梯度正梯度：正
4、梯度：正梯度：正梯度：结晶潜热只能通过固相散出结晶潜热只能通过固相散出随距离随距离， T 负梯度：负梯度：负梯度：负梯度：结晶潜热能通过固相、液相散出结晶潜热能通过固相、液相散出随距离随距离， T TmT距离固液T界面界面热热量量TmT距离固液T界面界面热热量量热热量量10材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编2. 2. 晶体长大的形态晶体长大的形态正梯度：正梯度：正梯度：正梯度：突出部分过冷度减小突出部分过冷度减小粗糙界面粗糙界面平直平面平直平面光滑界面光滑界面小锯齿平面小锯齿平面平面状平面状熔化熔化11材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编负梯度：负梯度：负梯度：负梯度：突出部分过冷度
5、增大突出部分过冷度增大粗糙界面粗糙界面树枝树枝光滑界面光滑界面小平面树枝小平面树枝树枝状树枝状优先生长优先生长12材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编第六节第六节 结晶理论的应用结晶理论的应用 13材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编一、铸件晶粒细化形核剂、振动、形核剂、振动、 外场外场 N 晶粒细化晶粒细化冷速冷速形核率形核率（主导）（主导）长大速度长大速度 形成大量晶核 T 晶粒细化晶粒细化14材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编二、单晶制备极缓冷极缓冷 T动态动态 T T形核形核高纯高纯 消除非均匀形核消除非均匀形核 仅形成一个晶核15材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编三、定向凝固控制冷却方式控制冷却方式 特定的温度梯度特定的温度梯度16材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编四、非晶态金属 缺陷极多的晶体缺陷极多的晶体 强度高、韧性高强度高、韧性高 耐腐蚀性高耐腐蚀性高 导磁性强导磁性强17材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编18材料学院材料学院 王永欣王永欣 主编主编
