形核率

形核率（N）是單位時間、單位體積中形成的晶核數，單位是1/（s·cm）。按照經典形核長大理論，相變是通過其有臨界大小的晶核形成及核的進一步長大來進行；形核率的大小將影響相變過程的速度。

基本介紹

• 中文名：形核率
• 外文名：nucleation rate
• 性質：單位時間、單位體積形成的晶核數
• 單位：1/（s·cm3）
• 功能：具有臨界晶核尺寸出現機率
• 學科：材料工程

定義

形核率是指單位時間內單位體積形成新相的晶核數。

影響因素

按照經典形核長大理論，相變是通過其有臨界大小的晶核形成及核的進一步長大來進行；形核率的大小將影響相變過程的速度。

公式

從熱力學考慮，那些具有臨界晶核尺寸並能克服臨界晶核形成功ΔGk的微小體積，其出現的幾率為：

但要形成穩定的晶核，還必須有原子從液相中轉移到晶核表面上使之成長。

原子擴散到晶核表面，需要克服能壘ΔG_A（常稱為激活能），原子能克服能壘ΔG_A的幾率為：

因此形核率N取決於這兩項的乘積，即：

。

式中，第一項是隨過冷度增加而急劇增加的，因為ΔGk與ΔT成反比；而第二相中的激活能ΔG_A對溫度變化不敏感。因此，過冷度小的時候形核率受ΔGk形核功所控制，過冷度大時主要取決於ΔG_A激活能_。

曲線圖

曲線如圖1所示：



形核決定因素曲線