1.6 形核

(3)位错形核



①围绕着位错形核后，位错消失的部分释 放出相应的畸变能； ②对于半共格界面形核，原有的位错可以 作为补偿错配的界面位错，使形核时的能 量增值减小。 ③溶质原子常在位错线上偏聚，位错又是 扩散的通道，此处容易满足新相成分上的 需求。
Fe-1.03Cu合金550℃时效的组织，ε-Cu在位错 线上形核。
1.5.3

结束语：
1、固态相变中的有核相变，其晶核必须达到临界大小， 即达到n*，r晶棱，r* 等临界晶核尺寸。各种合金中相 变的临界晶核尺寸不等。如钢中，约为100nm以下。 如在Fe-C合金中，扩散型相变形核初期，奥氏体中 必须有贫碳区和富碳区，或者依靠涨落形成贫碳区或 富碳区。这是临界晶核形成的条件之一；
晶界形核的各种形貌
界面形核SEM照片
界面形核
(2)晶棱形核
晶棱形核（复型照片）
晶界、晶棱、界隅形核的比较


晶界不同部位对形核 的贡献不等，如图112所示。可见，晶核 最容易在界隅形成， 其次是晶棱，再次是 界面。 虽然界面形核不如晶 棱及界隅容易，但由 于界面面积大，界面 上提供的形核位置多， 将以界面形核为主。
1.6.1 均匀形核


如果母相中任何形核地点都具有相同的驱动力和阻力，因 而形核的几率也就相同，即满足△Gd=0时，这时形核是均匀 的。 均匀形核相变时的自由焓的变化 ：

将上式整理，得：
当满足UA<|ΔGA|,则ΔG—n关系式可以做成曲线
对上式微分求极值，可得临界晶核大小（原子 数n*），和临界晶核形成功
求出表面能大小：
形核功与表面能的比较，
说明临界形核功等于表面能的1/3。 这部分能量是正值，是系统能量升高的因素，从何而 来？它是系统自组织功能的作用而提供的，即能量涨 落提供的。
1.6.2 非均匀形核

非均匀形核时，系统自由焓变化中多了一项负值，可 写成：
(1)晶界形核
晶界形核受界面能和晶界几何状态的 影响，即与界面、界棱、界隅有关。 新相晶核可有不同的形状。


2、必须同时具备非线性的浓度涨落、能量涨落， 以 便 满 足 临 界 形 核功 的 要 求 ， 如 达 到 ΔG* ， [ΔG*]， ΔG*D等能量水平，才能形成新相晶核。 3、当新相晶体结构不同于母相时，还应当有结 构涨落。 无扩散型相变只需要结构起伏（涨落）和能量 涨落。
当|Z|<1时:曲线Ⅰ
ΔG*D 存在一个极小值和一个极大值。极小值 对应的r** 是一个原子偏聚团相对稳定的状态，表 明任意位错段都是大小为r** 的核胚，而且能稳定 地存在于母相中。与极大值相对应的r*是位错临界 晶核的半径。 当r** 大小的原子偏聚团在能量起伏和成分起 伏推动下，成长到r*大小时，就形成临界晶核。形 核功是极大值和极小值之差。
位错形核时自由焓的变化

在位错线L上形成一个半径r、长度为l的新相，则 形成单位长度的晶核时的系统自由焓的变化为：

Δ GD =π
r2
G A Vp
+ 2π rσ -Alnr
A是位错畸变能
位错形核系 统自由焓变 化与r的关 系
Βιβλιοθήκη 当|Z|<1时,位错核的形成引起自由焓的变化ΔGD如图1-15 中Ⅰ曲线。 当|Z|>1时，这时自由焓的变化ΔGD如图1-15中Ⅱ曲线,这 时新相无须形核. 一般情况下|Z|<1。
2必须同时具备非线性的浓度涨落能量涨落以便满足临界形核功的要求如达到g3当新相晶体结构不同于母相时还应当有结构涨落
1.6 形 核
均匀形核及非均匀形核

晶体缺陷具有能量△Gd，它对形核会产生一定影 响。 当△Gd=0时，即无缺陷，晶核将均匀形成，称均 匀形核。 当△Gd>0时,晶核将在具有缺陷能△Gd的晶体缺陷 处形成，此称不均匀形核。 实际晶体中存在晶体缺陷，固态相变过程几乎都 是非均匀的。 首先讲述均匀形核,然后再学习非均匀形核。