形核
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形核
形核是指固相核心的形成过程。
形核方式分为均匀形核、非均匀(异质)形核(主要的)两种。
均匀形核:由近程有序的原子集团(晶胚)转变为晶核。
非均匀形核:依附于液体内存在的杂质或外来表面形核。

1. 均匀形核
(1). 均匀形核的能量变化和临界晶核
晶胚形成包括:液相变为固相→体积自由能降低(凝固的驱动力)和形成固/液界面→产生表面自由能(凝固的阻力)
在过冷条件下,晶胚形成时,系统自由能变化包括体积自由能的下降和表面能的增加,即 
形成晶胚时的自由能变化:




上式说明:形成临界晶核时,液、固两相之间的自由能差只提供所需要的表面能的三分之二,另外的三分之一则需由液体中的能量起伏来提供。
能量起伏——体系中微小体积的能量偏离平均能量而且瞬时涨落的现象。
(2). 形核率
——单位时间单位体积内形成的晶核数目( N )。

2. 非均匀形核
由上式可知,形核的驱动力为自由能差(第一项),而阻力则来自于新增界面的界面能(第二项)。
若晶核依附于现有表面形成,则新增界面面积减小(第二项项减小),所需驱动力减小(第一项),使形核更加容易: ![]()






