试比较均匀形核与非均匀形核的异同点，说明为什么非均匀形核往往比均匀形核更 容易进行。材料科学基础习题二答案1.1）所谓过冷度[1]是指结晶时，在冷却曲线上出现实际结晶温度与熔点之差。2）金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使自由能减小，因此是一 个自发过程。3）在过冷[2]温度下，液态金属中出现的最大结构起伏都是晶胚。4）在一定过冷度（△〒＞△T*）下，液相中出现的最大结构起伏都是晶核。5） 所谓临界晶核，就是体系自由能的减少能够补偿2/3表面自由能的增加时的晶 胚大小。6）在液态金属中，凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核，即使有足够 的能量起伏提供，还是不能形核。7）测定某纯金属均匀形核时的有效过冷度，其实测值与用公式计算值，基本一致。8） 某些铸件结晶时，由于冷速较快，均匀形核率N1提高，非均匀形核率N2也提 高，故总的形核率为N=N29）若在过冷液体中，外加10000颗形核剂，则结晶后就可以形成数万颗晶粒。10） 从非均匀形核功的计算公式中可以看出，当润湿角为0度时，非均匀形核的形 核功最小。11）为了生产一批厚薄悬殊的砂型铸件，且要求均匀的晶粒度，则只要在工艺上采 用对厚处加快冷却就可以满足。12）非均匀形核总是比均匀形核容易，因为前者是以外加质点为基底，形核功小。13）在研究某金属细化晶粒工艺时，主要寻找那些熔点高、且与该金属晶格常数相 近的形核剂，其形核的催化效能最高。14）纯金属生长时，若液固界面呈粗糙型，其液相原子都一个一个地沿着固相面得 垂直方向连接上去。15）只有在负温度梯度条件下，常用纯金属生长都是呈树枝状界面。16）氯化铵饱和水溶液[3]与纯金属结晶终了时的组织形态不同，前者呈树枝状（枝间________17）人们无法观察到极纯金属的树枝状生长过程，________察（如把正在结晶的金属液体倒掉，或整体淬火处理），所以关于树枝状的生长形态不是一种推想。18）液态纯金属中加入形核剂，其生长形态不会发生改变。19）纯金属结晶时，若呈垂直方式生长，其界面是粗糙型的。20）从宏观上观察，若液固界面是平直的，称为粗糙界面结构；若是呈金属锯齿形 的，称为光滑界面结构。21）实际金属结晶时，形核率随着过冷度的增加而增加，但金属的过冷能力小，故 不会超过某一极大值。生长成界面平整的晶体。

试比较均匀形核与非均匀形核的异同点，说明为什么非均匀形核往往比均匀形核更 容易进行。

材料科学基础习题二答案

1.

1）所谓过冷度^[1]是指结晶时，在冷却曲线上出现实际结晶温度与熔点之差。

2）金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使自由能减小，因此是一 个自发过程。

3）在过冷^[2]温度下，液态金属中出现的最大结构起伏都是晶胚。

4）在一定过冷度（△〒＞△T*）下，液相中出现的最大结构起伏都是晶核。

5） 所谓临界晶核，就是体系自由能的减少能够补偿2/3表面自由能的增加时的晶 胚大小。

6）在液态金属中，凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核，即使有足够 的能量起伏提供，还是不能形核。

7）测定某纯金属均匀形核时的有效过冷度，其实测值与用公式计算值，基本一致。

8） 某些铸件结晶时，由于冷速较快，均匀形核率N1提高，非均匀形核率N2也提 高，故总的形核率为N=N2

9）若在过冷液体中，外加10000颗形核剂，则结晶后就可以形成数万颗晶粒。

10） 从非均匀形核功的计算公式中可以看出，当润湿角为0度时，非均匀形核的形 核功最小。

11）为了生产一批厚薄悬殊的砂型铸件，且要求均匀的晶粒度，则只要在工艺上采 用对厚处加快冷却就可以满足。

12）非均匀形核总是比均匀形核容易，因为前者是以外加质点为基底，形核功小。

13）在研究某金属细化晶粒工艺时，主要寻找那些熔点高、且与该金属晶格常数相 近的形核剂，其形核的催化效能最高。

14）纯金属生长时，若液固界面呈粗糙型，其液相原子都一个一个地沿着固相面得 垂直方向连接上去。

15）只有在负温度梯度条件下，常用纯金属生长都是呈树枝状界面。

16）氯化铵饱和水溶液^[3]与纯金属结晶终了时的组织形态不同，前者呈树枝状（枝间________

17）人们无法观察到极纯金属的树枝状生长过程，________察（如把正在结晶的金属液体倒掉，或整体淬火处理），所以关于树枝状的生长形态不是一种

推想。

18）液态纯金属中加入形核剂，其生长形态不会发生改变。

19）纯金属结晶时，若呈垂直方式生长，其界面是粗糙型的。

20）从宏观上观察，若液固界面是平直的，称为粗糙界面结构；若是呈金属锯齿形 的，称为光滑界面结构。

21）实际金属结晶时，形核率随着过冷度的增加而增加，但金属的过冷能力小，故 不会超过某一极大值。

生长成界面平整的晶体。