《材料科学基础》课程教学资源（PPT课件）06 纯晶体的凝固 THE SOLIDIFICATION OF MATERIALS

第六章纯晶体的凝固THE SOLIDIFICATION ORMATERIALS液态结构与晶体凝固的条件材料凝固时晶体的形核材料凝固时晶体的生长及长大形态凝固理论的应用举例

第六章 纯晶体的凝固 THE SOLIDIFICATION OF MATERIALS 液态结构与晶体凝固的条件 材料凝固时晶体的形核 材料凝固时晶体的生长及长大形态 凝固理论的应用举例

物质由液态转变为固态的过程称为凝固晶体：液态转变为晶态，称为结晶凝固非晶体：材料在凝固过程中逐渐变硬相一一结构相同，性质相同，聚集状态相同的均匀体相变相与相之间的转变

相—— 物质由液态转变为固态的过程称为凝固。 凝固 晶体：液态转变为晶态，称为结晶 非晶体：材料在凝固过程中逐渐变硬 结构相同，性质相同，聚集状态相同的均匀体 相变——相与相之间的转变

第一节液态结构与晶体凝固的条件液态金属的特征结晶的微观现象结晶的宏观现象金属结晶的基本条件

第一节 液态结构与晶体凝固的 条件 液态金属的特征 结晶的微观现象 结晶的宏观现象 金属结晶的基本条件

液态金属的特征1.结构与性质短程有序，长程无序一游动的原子团

一、液态金属的特征 短程有序，长程无序 ——游动的原子团 1. 结构与性质

这种短程有序原子团称为为晶胚。此消彼长，时聚时散结构起伏和能量起伏能量差异大，且不断变化

这种短程有序原子团称为晶胚。 此消彼长，时聚时散 结构起伏和能量起伏 能量差异大，且不断变化

1.结构与性质一体积大：原子间距大1～1.5%，体积膨胀3～5%原子混乱度大一一滴值大与固体,键合性质相似，仅配位数小相比扩散系数大原子振动能量大，频率高用行射法测得的金属液态和固态的结构数据的比较固态液态金属配位数配位数原子间距/nm原子间距/nmAl120.29610~110.286Zn110.2946+60.265,0.294Cd80.3060.297,0.3306+6Au11120.2860.288Bi0.3227~83+30.309,0.346

体积大 ：原子间距大1 ~ 1.5%，体积膨胀 3 ~ 5% 原子混乱度大 —— 熵值大 键合性质相似，仅配位数小 扩散系数大 原子振动能量大，频率高 1. 结构与性质 与固体 相比

2.结构特点1）热运动激烈，能量差异大，且不断变化能量不均匀能量起伏2)原子团时聚时散，时大时小，此起彼伏结构起伏

2. 结构特点 1） 热运动激烈，能量差异大，且不断变化， 能量不均匀 ——能量起伏 2） 原子团时聚时散，时大时小，此起彼 伏 ——结构起伏

金属结晶的微观现象二、形核——长大囍鑫A

二、金属结晶的微观现象 形核 —— 长大

三、金属结晶的宏观现象1.冷却曲线与金属结晶温度电源热电信金属液体降温至工并不开始结晶降温至工开始结晶怕温器0℃）xy记录仪电炉热分析法测量冷却曲线温度回升至接近TT(C)恒温结晶液体减少固体增多T结晶结束（液体耗尽）温度再次下降

三、金属结晶的宏观现象 1. 冷却曲线与金属结晶温度

（C)T（1）I：理论结晶温度I：实际结晶温度1温度回升：(2)(3)结晶潜热释放207平台：(3)体系散热=结晶潜热释放吉布斯（Gibbs）相律：f=c（组元数）一p（相数）+1=1-2+1=0恒温结晶即自由度=0—一且结晶温度<Tm固体降温4）