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《晶體的生長(zhǎng)機(jī)理及生長(zhǎng)速度(非完整界面生長(zhǎng))新作業(yè).ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、2021/7/2513）從缺陷處生長(zhǎng)機(jī)理――非完整界面的生長(zhǎng)利用晶體缺陷實(shí)際結(jié)晶時(shí)，晶體生長(zhǎng)表面上往往難以避免因原子錯(cuò)排而造成缺陷，例如螺型位錯(cuò)與孿晶。這些缺陷為晶體生長(zhǎng)(原子堆砌)提供現(xiàn)成的臺(tái)階，從而避免了二維晶核生長(zhǎng)的必要性。如鑄鐵中的石墨和鋁合金中的硅，就是利用晶體本身缺陷實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)的典型例子。①螺旋位錯(cuò)生長(zhǎng)機(jī)制在光滑界面上一旦發(fā)生螺旋位錯(cuò)時(shí)，如圖2-10(a)所示，界面就由平面變成螺旋面，并產(chǎn)生與界面垂直的壁而構(gòu)成臺(tái)階。光滑界面生長(zhǎng)困難－－晶體怎么辦？2021/7/252圖2-10螺旋位錯(cuò)生長(zhǎng)機(jī)制(a)螺旋位錯(cuò)及生長(zhǎng)臺(tái)階(b)螺旋線的形成202
2、1/7/253因此，通過(guò)原子在臺(tái)階上的不斷堆砌，圍繞著壁而旋轉(zhuǎn)生長(zhǎng)，不斷地向著液相縱深發(fā)展，最終在晶體表面形成螺旋形的螺線，如圖2-10(b)所示。由于臺(tái)階在生長(zhǎng)過(guò)程中不會(huì)消失，所以生長(zhǎng)可以一圈接一圈地連續(xù)進(jìn)行，其生長(zhǎng)所需的動(dòng)力學(xué)過(guò)冷度比二維形核小得多，生長(zhǎng)速率也較大。生長(zhǎng)速率R與動(dòng)力學(xué)過(guò)冷度ΔTK之間為拋物線關(guān)系，即式中的動(dòng)力學(xué)系數(shù)μ3≈10-2～10-4cm／(s，K)。2021/7/254螺型位錯(cuò)對(duì)鑄鐵中石墨結(jié)晶形態(tài)有重要影響。鑄鐵中的石墨屬于小平面相，它的形態(tài)取決于各個(gè)晶向的生長(zhǎng)速率的差別，當(dāng)R<0001>小于R<1010>時(shí)，就會(huì)形成由{0
3、001｝面所包圍的片狀石墨；如果R<1010>小于R<0001>時(shí)，則將形成六棱柱狀，并趨向于徑向生長(zhǎng)，其顯微形狀呈球形，因此稱為球墨鑄鐵。2021/7/255②通過(guò)孿晶生長(zhǎng)的機(jī)制旋轉(zhuǎn)孿晶和反射孿晶的面缺陷提供的臺(tái)階，也不會(huì)在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中消失。旋轉(zhuǎn)孿晶對(duì)片狀石墨的生長(zhǎng)有重要作用。石墨晶體具有以六角形晶格為基面的層狀結(jié)構(gòu)，基面之間的結(jié)合較弱。在結(jié)晶過(guò)程中原子排列層錯(cuò)使上下層之間旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定的角度，如圖2-11(a)所示。在旋轉(zhuǎn)邊界周?chē)峁┤舾缮L(zhǎng)位置，使石墨晶體沿著側(cè)面〈100〉方向很快長(zhǎng)大成為片狀。2021/7/256(a)(b)圖2-11通過(guò)孿晶
4、生長(zhǎng)機(jī)制(a)石墨的旋轉(zhuǎn)孿晶及其生長(zhǎng)臺(tái)階(b)面心立方晶體反射孿晶及其凹角邊界2021/7/257由反射孿晶的兩個(gè)(l11)面構(gòu)成的凹角也是可供晶體生長(zhǎng)的臺(tái)階源,如圖2-11(b)原子可以直接向凹角溝槽的根部堆砌，當(dāng)生長(zhǎng)沿著孿晶面橫向進(jìn)行時(shí)，凹角不會(huì)消失，從而保證了連續(xù)生長(zhǎng)。這種生長(zhǎng)機(jī)制對(duì)Al－Si合金中Si的結(jié)晶有重要作用。2021/7/2584）過(guò)冷度對(duì)界面性質(zhì)及動(dòng)力學(xué)過(guò)程的影響－－晶體長(zhǎng)大速度比較如圖2-12粗糙界面的連續(xù)長(zhǎng)大的生長(zhǎng)速度最快。因?yàn)樗纳L(zhǎng)“臺(tái)階”彌散地分布與整個(gè)界面上，液體中的原子可以在界面上任何位置連續(xù)堆砌，使晶體連續(xù)長(zhǎng)大。螺
5、旋位錯(cuò)機(jī)理的長(zhǎng)大速度小于前者，但增大過(guò)冷度，可使界面上螺旋位錯(cuò)增多，界面長(zhǎng)大速度加快。當(dāng)達(dá)到臨界過(guò)冷ΔT1后，界面上螺旋位錯(cuò)大量增加，其密度很高，猶如粗糙界面一樣，此時(shí)兩者生長(zhǎng)速度相等。2021/7/259圖2-12晶體三種長(zhǎng)大方式的長(zhǎng)大速度與過(guò)冷度的關(guān)系1粗糙界面的連續(xù)長(zhǎng)大；2通過(guò)螺旋位錯(cuò)機(jī)制的長(zhǎng)大；3通過(guò)二維生核長(zhǎng)大返回2021/7/2510二維生核長(zhǎng)大機(jī)制，需要很大過(guò)冷度。但當(dāng)生長(zhǎng)表面上的過(guò)冷度達(dá)到臨界值ΔT2后，晶體生長(zhǎng)表面上的二維晶核密度迅速增大，長(zhǎng)大速度迅速加快。當(dāng)過(guò)冷度達(dá)到ΔT3時(shí)，其生長(zhǎng)界面類似于粗糙界面，此時(shí)的長(zhǎng)大速度與粗糙界面完全
6、相同。2021/7/2511作業(yè)“聰明的金屬”－液相成形過(guò)程自我調(diào)節(jié)機(jī)制談。
