金屬結晶的過冷現象

金屬由液態轉變為固態晶體的過程稱為結晶。

結晶過程是金屬內的原子從液態的無序的混亂排列轉變成固態的有規律排列。經歷了形核——長大——形核——長大... 的過程。

晶核形成：自發形核與非自發形核

晶核長大： 金屬液中的原子不斷向晶核表面遷移，使晶核不斷長大，與此同時，不斷有新的晶核產生並長大，直至金屬液全部消失。

基本介紹

• 中文名：金屬結晶的過冷現象
• 條件：Tn<To
• 過冷度：To-Tn=∆T（變數）
• 概念： 晶粒、 晶界

基本簡介

過冷是金屬結晶的重要巨觀現象。

金屬的實際結晶溫度總是低於理論結晶溫度，Tn<To。

金屬的過冷度並不是一個恆定值，而是受金屬中的雜質和冷卻速度影響。金屬越純，過冷度越大；冷卻速度越大，過冷度越大。

1.在ab段：金屬均呈現液體，

2.在bc段：液體中某些原子結成晶核（自發晶核）（晶坯）晶核不斷長大形成枝晶直到晶粒。

3.在cd段：每一個晶核形成一個晶粒，從而形成含有多晶體的金屬固體。

晶核－枝晶－晶粒－多晶體。

晶核－枝晶－晶粒

晶界；晶粒。晶粒越多，晶界也越多，則晶粒移動所受的阻力越大，巨觀來看，材料越不容易發生變形，即材料的硬度越高，強度越好。

總結：晶粒越小，則材料的力學性能越好。

主要途徑

晶核數目越多－晶粒越多－晶粒越細小，從而提高材料的力學性能。

（1）提高過冷度： （>107℃/s 非晶態金屬）實驗測出：冷卻速度越大，生核速率越大>長大速率。

（2）變質處理（孕育處理）：在液態金屬中，加入一些細小的金屬粉末（變質劑）（孕育劑）形成非自發晶核，使晶核數目增多，晶粒變細小。

（3）機械振動：使枝晶破碎成為幾個晶核，使晶核數目增多（超音波振動等）。