第6講第2章凝固動(dòng)力學(xué)第2章凝固動(dòng)力學(xué)本章主要內(nèi)容凝固的微觀過程形核固液界面結(jié)構(gòu)晶體的長大方式第7講內(nèi)容提要凝固的微觀過程：形核——長大形核方式：自發(fā)形核＋非自發(fā)形核固液界面結(jié)構(gòu)：小晶面結(jié)構(gòu)、非小晶面結(jié)構(gòu)晶體長大方式：連續(xù)長大、二維晶核長大、螺型位錯(cuò)長大凝固過程演示§2.1自發(fā)形核問題：形核過程的能量變化是怎樣的？驅(qū)動(dòng)力（體積自由焓差）和阻力（界面能）什么尺寸的晶胚才能成為結(jié)晶核心？形核過程克服阻力的能量哪里來？自發(fā)形核溫度如何確定？形核速度如何描述？影響因素是什么？第7講§2.1自發(fā)形核自學(xué)P80-87（30min）凝固過程演示討論講解幾個(gè)難點(diǎn)總自由能變化與晶核半徑的關(guān)系，圖3-1臨界形核功的意義，式3-5臨界晶核半徑與過冷度的關(guān)系原子集團(tuán)尺寸與過冷度的關(guān)系，（圖3-2）r0-T自發(fā)形核過冷度的圖解（圖3-2）形核速率固液轉(zhuǎn)變的TTT曲線第7講金屬結(jié)晶微觀過程形核長大形成多晶體兩個(gè)過程重疊交織均勻形核非均勻形核是指完全依靠液態(tài)金屬中的晶胚形核的過程，液相中各區(qū)域出現(xiàn)新相晶核的幾率都是相同的。三、生核過程總結(jié)——知識(shí)要點(diǎn)自發(fā)形核時(shí)吉布斯自由能的變化由兩部分組成：相變引起出現(xiàn)固液界面引起晶核為球形時(shí)的吉布斯自由能變化表達(dá)式（學(xué)生推導(dǎo)）：G~r關(guān)系圖解rr*T>Tm知識(shí)要點(diǎn)臨界形核半徑r*的概念臨界形核半徑r*的計(jì)算公式（學(xué)生推導(dǎo)）臨界晶核半徑與過冷度的關(guān)系與過冷度成正比，所以，臨界晶核半徑與過冷度成反比！rr*知識(shí)要點(diǎn)形核所做的最大功——形核功（代入能量式）——相當(dāng)于表面能的1/3。形核率是指單位時(shí)間內(nèi)單位體積液體中形成晶核的數(shù)量。用N＝N1*N2表示。形核功影響原子擴(kuò)散能力急冷非晶態(tài)材料形核速率表征——形核速率I單位體積內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)形成的晶核數(shù)。影響因素達(dá)到臨界半徑的晶胚數(shù)液相原子向晶胚吸附的速度數(shù)學(xué)表達(dá)式形核率的理論計(jì)算公式形核速率與溫度的關(guān)系lgITTc固液轉(zhuǎn)變的TTT曲線lgtTmT晶體非晶體——玻璃體lgtm形核速率曲線（時(shí)間的倒數(shù)）質(zhì)疑1、形核過程的系統(tǒng)吉布斯自由能的變化體積自由能界面能2、圖3-1，晶核尺寸與吉布斯自由能的關(guān)系。即使是小于Tm條件下，大于臨界半徑后，總自由焓變隨直徑增大而減小，所以可以穩(wěn)定存在！質(zhì)疑3、圖3-2的理解原子集團(tuán)尺寸隨過冷度增大而增大臨界晶核半徑隨過冷度增大而減小。兩者的交點(diǎn)是均質(zhì)形核所需的過冷度，大于這一過冷度，原子集團(tuán)尺寸尺寸大于臨界半