晶粒生长
第三章 晶体生长
A
B
图3-11 共晶系相图
LE ⇄(C + D)
第二节 相图及其在晶体生长中的应用
• 共晶反应过程
具有共晶成分的合金溶液，温度降到E点 时，开始同时从液体中开始析出成分为C的α 相和成分为D的β相，两相的相对含量可以用 杠杆定律求出
A
B
继续降温，最终形成α相和β相的机械混合物 ，但是晶体的总体成分仍是共晶成分。 形成的两相混合物具有显微组织特征。
①两种组分中金属原子或离子的半径必须接近，其半径差要小于15% ，否则，不同大小的原子或离子产生的晶格畸变将很大，以致影响 固溶度； ②两种组分必须具有相同的晶体结构，否则固体中将出现不同结构 的相，或固溶度仅限于一定范围； ③金属原子必须具有相同的价电子数，否则价电子数之差有可能导 致形成化合物而不形成固溶体； ④金属原子必须具有几乎相同的电负性，如果两种金属具有显著地 电负性差，则将倾向于形成金属间化合物。
L L+ L+
相图分析
相和相区与共晶相似 包晶线PDC：该线成分对应的合金在该 温度下发生包晶反应。该反应是液相L 包着固相, 新相β在L与α的界面 上形核，并向L和两个方向长大。
+
图3-12 包晶系相图
第二节 相图及其在晶体生长中的应用
• 包晶反应过程
第二节 相图及其在晶体生长中的应用
下面以凝固结晶为例说明形核过程： 短程有序（Short range order）：由于液态金属中有序原子集团的尺 寸很小，所以把液态金属结构的特点概括为短程有序（长程无序）， 通常用团簇结构cluster来表征。 晶胚（Embryo）：温度降低至熔点以下时，这些近程有序的原子集 团就成为均匀形核的晶胚，尺寸会增大。晶胚内部原子呈晶态有序 排列，而外层原子与液体中不规则排列的原子相接触构成界面。 晶核（Nucleus）：当具备结晶条件时，大于一定尺寸的晶胚就会成 为晶核。
晶粒异常长大的原因
晶粒异常长大的原因
首先是温度过高。
晶粒的生长速率与温度密切相关，温度过高会导致
晶粒生长速率加快，从而出现晶粒异常长大的现象。
此外，高温还会破坏
晶界固溶体，进而影响晶粒的稳定性，进一步促使晶粒异常长大。
其次是晶粒生长驱动力过大。
晶粒生长是由于晶界能的差异引起的，
如果晶界能差异过大，晶粒生长驱动力就会过大，导致晶界迁移速度加快，从而引起晶粒异常长大。
晶界能差异可以由组分偏离产生、晶体取向差异
产生或者应力差异产生等多种因素引起。
此外，固态扩散也是导致晶粒异常长大的原因之一、固态扩散是晶粒
生长的基础，晶界扩散的速率与固态扩散速率直接相关。
如果晶界扩散速
率过快，晶粒异常长大的现象就会发生。
晶粒的异常长大还可能与晶界的能量较低有关。
晶界能量较低可能导
致晶界的迁移速率降低，晶粒的生长速率变慢，进而晶粒异常长大。
这种
情况通常发生在一些碳化物等高熔点物质的形成过程中。
此外，杂质元素和晶界的相互作用也会影响晶粒的生长。
杂质元素的
加入可能改变晶界能量，进而影响晶界的迁移速率，最终引起晶粒的异常
长大。
此外，杂质元素还可以形成第二相颗粒，这些颗粒可能作为晶界的
障碍，进一步限制晶界迁移和晶粒生长。
总结起来，晶粒异常长大的原因主要包括温度过高、晶粒生长驱动力
过大、固态扩散过快、晶界能量较低、杂质元素和晶界的相互作用等。
了
解这些原因可以帮助科研人员采取相应的措施，来控制和防止晶粒的异常
长大，从而提高材料的性能。
晶粒演化规律
晶粒演化规律
晶粒演化规律主要涉及到晶粒的生长、稳定以及二次生长等过程。
以下是具体的演化规律：
1. 晶粒长大与稳定：在初始阶段，晶粒会通过晶界的迁动而逐渐长大。
这个过程中，溶质会向晶界偏析。
当晶界处的溶质达到饱和状态，即晶界能与驱动力达到平衡时，晶粒会停止长大，进入稳定状态。
2. 晶粒的二次生长与二次稳定：如果晶界中的溶质浓度超过了其极限溶解度，过量的溶质原子会从晶界处离开，可能导致富杂质相的成核。
这种情况下，晶粒可能会发生二次生长。
随着晶粒的进一步长大，第二相沉淀产生的拖拽效果可能会超过晶界能的驱动力，导致晶粒再次进入稳定状态。
此外，晶粒的长大过程可能会导致晶粒之间的互相吞噬，使得晶粒尺寸逐渐变大，同时晶粒数量下降，总的晶界面积也会随之下降。
晶粒长大可以分为正常长大和异常长大两类。
正常长大时，所有晶粒的晶界迁动速度相差不大，晶粒尺寸相对均匀。
而异常长大（也称为二次再结晶）时，只有少数晶粒的晶界以较快的速度迁动并逐渐吞并周围晶粒，使其尺寸显著增大。
高纯无氧铜的晶界迁移行为及其晶粒长大机制
高纯无氧铜的晶界迁移行为及其晶粒长大机制高纯无氧铜的晶界迁移行为及其晶粒生长机制1. 引言高纯无氧铜是一种重要的工程材料，具有良好的导电性和热导性。
在制造电子设备、电力传输系统和化学工艺装备等领域具有广泛的应用。
高纯无氧铜的性能主要由其晶界迁移行为和晶粒生长机制决定。
本文旨在探讨高纯无氧铜的晶界迁移行为及其晶粒生长机制。
2. 高纯无氧铜的晶界迁移行为晶界迁移是指晶界位置在固态材料中发生改变的过程。
高纯无氧铜中，晶界迁移由两个主要因素驱动：体动力学效应和力学应力。
体动力学效应是指晶界迁移是由于原子在固态材料中的扩散运动，主要受温度和时间的影响。
力学应力是指晶界迁移是由于外部应力的作用，如热循环等。
晶界迁移过程中，晶界位置的变化使得晶粒的形状和尺寸发生改变。
3. 高纯无氧铜的晶粒生长机制晶粒生长是指晶体中的晶粒逐渐增长并形成较大晶粒的过程。
在高纯无氧铜中，晶粒生长的主要机制有两种：晶界扩散和气液固相变。
晶界扩散是指晶界附近的原子扩散，使得晶界迁移速率增加并促进晶粒生长。
气液固相变是指在高纯无氧铜中气体的溶解和析出，从而引发晶界迁移和晶粒生长。
4. 高纯无氧铜晶界迁移行为的研究方法为了研究高纯无氧铜的晶界迁移行为，研究者使用了多种实验方法和理论模型。
实验方法包括金相显微镜观察、原子力显微镜观察、电子背散射衍射等。
这些实验方法可以直接观察晶界的迁移过程和晶粒的生长过程。
理论模型主要是基于晶界迁移的动力学模型，如弥散选择模型和非饱和模型。
5. 高纯无氧铜晶粒生长机制的研究方法高纯无氧铜晶粒生长机制的研究主要使用了相场模型和分子动力学模拟。
相场模型是通过数学模拟晶粒长大的过程，可以研究晶粒的形状和尺寸变化。
分子动力学模拟是通过计算原子之间的相互作用力和位移，模拟晶粒生长的过程。
这些模拟方法可以预测晶粒长大的趋势和速率。
6. 结论通过对高纯无氧铜晶界迁移行为及其晶粒生长机制的研究，我们可以更好地理解并控制高纯无氧铜的性能。
高中化学控制晶体生长的方法
高中化学控制晶体生长的方法
高中化学中控制晶体生长的方法主要有以下几种：
1. 温度控制：温度是影响晶粒长大的主要因素之一。
晶粒长大通常在高温下发生，因此通过控制温度可以有效抑制晶粒长大。
一种常用的方法是采用温度梯度结晶，即在结晶过程中设置温度梯度，使晶粒在温度梯度的作用下得以控制生长，从而抑制晶粒长大。
2. 添加抑制剂：添加抑制剂是另一种常见的抑制晶粒长大的方法。
抑制剂可以通过与晶体表面发生化学反应，改变晶体表面能，从而减缓晶粒的生长速度。
例如，在金属材料的制备过程中，常用的抑制剂有钛、锆等元素，它们可以与晶体表面发生反应形成稳定的化合物，从而抑制晶粒长大。
3. 溶液方法：溶液方法是通过变化溶液的成分、浓度、pH值等来控制晶体的形态。
在溶液中添加一定的添加剂可以改变溶液中晶体生长的速率和方向，从而影响晶体的形态。
例如，在金属晶体的生长过程中，通过调节金属盐的浓度、酸度和温度等条件，可以控制晶体的形貌。
4. 模板方法：模板方法是利用一个具有特定形状和大小的模板来引导晶体的生长，使晶体的形态与模板一致。
这种方法通常用于制备具有特定形状和结构的晶体材料。
总的来说，高中化学中控制晶体生长的方法主要通过改变温度、添加抑制剂、变化溶液成分、使用模板等手段来控制晶体生长的过程，从而实现对其形态和结构的控制。
晶粒的生长名词解释
晶粒的生长名词解释晶粒是固态材料中具有规则结构的微小晶体区域。
晶粒的尺寸通常在微米至毫米级别之间。
晶粒的生长是指晶粒在材料中逐渐增大和演变的过程。
在晶体学中，晶粒生长是一个重要的领域，对于理解材料的性质和性能具有重要作用。
1. 晶粒生长的机制晶粒的生长机制主要有两种，即成核生长和扩散生长。
成核生长是指晶粒在材料中的小部分区域首先形成并逐渐扩展，形成新的晶粒。
扩散生长是指晶粒通过材料中的原子或离子扩散，从而逐渐增大。
2. 影响晶粒生长的因素晶粒生长受到多种因素的影响，包括温度、时间、晶体结构、间隙原子浓度等。
温度是影响晶粒生长速率的主要因素，通常情况下，晶粒生长速率随着温度的升高而增加。
时间也是影响晶粒生长的重要因素，长时间的热处理能够促进晶粒的生长。
晶体结构与晶粒生长密切相关，晶体结构的稳定性对晶粒的生长起到重要作用。
此外，间隙原子浓度也会影响晶粒生长，高浓度的间隙原子可促进晶粒生长。
3. 晶粒生长的应用和意义晶粒生长在材料科学和工程领域具有广泛的应用和意义。
首先，晶粒生长是实现晶体的定向生长和形状控制的重要手段，对于获得具有特定性能和功能的微纳米结构材料具有重要意义。
其次，晶粒生长对于理解材料在热处理和加工中的行为和性能变化具有重要作用，为制定材料的热处理工艺和加工工艺提供指导。
此外，晶粒生长也在材料的寿命和疲劳性能研究中具有重要作用，通过控制晶粒的尺寸和分布可以改善材料的机械性能和抗疲劳性能。
4. 晶粒生长的研究方法研究晶粒生长的方法主要有实验方法和数值模拟方法。
实验方法包括X射线衍射、电子显微镜等技术，通过观察晶体的结构和形貌变化来研究晶粒生长。
数值模拟方法则通过建立数学模型和计算模拟，模拟晶体的生长和演化过程，探索晶粒生长的规律。
总结：晶粒的生长是固态材料中晶体结构演变的重要过程，影响着材料的性质和性能。
晶粒的生长机制、影响因素以及研究方法都是晶体学的重要研究内容。
通过深入了解晶粒生长的原理和规律，可以为设计和制备具有特定性能和功能的材料提供理论指导和技术支持。
晶粒生长与二次再结晶的区别
晶粒生长与二次再结晶的区别
晶粒生长是晶体通过凝聚分子、原子或离子形成大尺寸单晶粒所经历的变化，主要地热力学分子漂移或原子游离活动及结晶反应机制相结合的一个过程。
二次再结晶是利用已有的晶体作为原料，进行热力学加工而形成的一种结晶形态。
它的原理是由一个原的晶体溶解，经过晶体熔点的改变，均布在溶液中，随着温度的降低而形成新的晶体结晶体，从而使该物质呈现出高度纯净的晶体结晶体。
两者最大的区别在于：晶粒生长是形成单一晶体的过程，是一个持续性的过程，通过一定的热力学机理来维护晶体无缝地增大；而二次再结晶则是利用已经存在的晶体进行热力学加工，用改变溶液中晶体熔点的方法来形成新的晶体；并且，晶粒生长的晶粒不能自行生长，它们需要一种热源，通常用伴热来维持一定的温度；而二次再结晶则通过调节溶液中晶体熔点，来实现该过程。
相邻晶粒在生长过程中的相互影响
相邻晶粒在生长过程中的相互影响
晶粒在生长过程中会相互影响，这是晶体学中一个重要的研究领域。
相邻晶粒之间的相互作用在晶粒生长中起着决定性的作用。
在晶粒生长过程中，相邻晶粒之间的相互影响主要表现为以下几个方面。
首先，相邻晶粒之间的晶界能对晶粒生长具有重要影响。
晶界能是晶体中晶界处化学势的差值，它会影响晶界的稳定性和移动性，从而影响晶粒的生长。
当晶粒生长到一定程度时，相邻晶粒之间的晶界能会驱动晶界的扩散和移动，从而影响晶粒生长的速度和方向。
其次，晶粒之间的相互作用可以影响晶粒的取向。
在晶体中，不同晶向之间的晶界能不同，因此相邻晶粒之间的晶向取向关系可以影响晶粒的生长。
例如，在某些金属材料中，晶粒的取向关系对疲劳裂纹的扩展有重要影响。
此外，相邻晶粒之间的相互作用也会影响晶粒的形貌和尺寸。
例如，在某些金属材料中，晶界会驱动晶粒的生长，使得晶粒的形状变得更加规则。
同时，相邻晶粒之间的相互作用也会影响晶粒的尺寸分布。
综上所述，相邻晶粒在生长过程中的相互影响是晶体学中一个重要的研究领域。
深入研究相邻晶粒之间的相互作用机制，对于控制晶粒的形貌、尺寸和取向，提高材料性能等方面具有重要意义。
- 1 -。
影响晶粒正常长大的因素
2021/3/27
CHENLI
9
2021/3/27
CHENLI
10
• *M例n题S粒7.子4.1的: 直在径Fe为-S4i×钢1(0w-4Smi=0m.0, 31)中mm测2得内的 粒子数为2×105个，试计算MnS对这种钢 正常热处理时奥氏体晶粒长大的影响(晶粒 大小)。
• 解：单粒子厚层的单位体积中MnS粒子个 数为：
CHENLI
13
• 图7-32是Fe-Si(wSi=0.03) • 合金的晶粒长大曲线。
• 高纯材料只发生正常长
• 大(1)；含MnS颗粒的材
• 料中有的晶粒迅速长大，
• 有的仍保持细小(2)(3)。
• 二次再结晶晶粒是在约
• 930ºC时突然长大的，在此温度时MnS熔化，晶 界迁移障碍消失，晶粒得以迅速长大。温度高于 930ºC后，二次再结晶的数量增多，晶粒平均尺 寸反而下降了。
• 择优形核理论认为：再结晶晶核保持变形织构的 相同取向，长大后形成与变形织构一致的再结晶 织构。
• 择优生长理论认为：再结晶形核的取向与变形织 构无关。晶核长大时，晶界迁移率与晶界两侧的 位相差相关。只有某些取向有利的再结晶晶核能 够迅速长大，其他取向的晶核则被抑制，最终形 成再结晶织构。
2021/3/27
• 在钢中加入少量的Al, Ti, V, Nb等元素，可形成适 当数量的AlN, TiN, VC, NbC等分散相粒子，有效 阻碍高温下钢的晶粒长大，保证钢在焊接和热处 理后仍有良好的机械性能。
2021/3/27
CHENLI
4
• (3) 微量熔质或杂质：固熔体中的微量熔质 或杂质往往偏聚在位错或晶界处，形成柯 氏气团，能钉扎或拖曳位错运动。图7-27 显示了微量Sn在300ºC时对纯Pb晶界移动 的作用。
液体中晶粒的生长过程和晶粒尺寸的关系
液体中晶粒的生长过程和晶粒尺寸的关系
在液体中，晶粒的生长过程和晶粒尺寸之间存在密切的关系。
以下是其具体关系：
1.冷却速率与晶粒尺寸：冷却速率越快，生成的晶粒越细小。
在快速冷却的
情况下，原子或分子的移动性受到限制，导致形成的晶格结构不完全或不规则，从而形成较小的晶粒。
2.溶质浓度与晶粒尺寸：溶质浓度越高，生成的晶粒越细小。
在过饱和溶液
中，溶质的析出速度更快，容易形成小晶粒。
3.温度梯度与晶粒尺寸：温度梯度越大，晶粒生长越快。
在温度梯度下，晶
核的生长速度更快，更容易形成大尺寸的晶粒。
4.表面活性剂与晶粒尺寸：表面活性剂可以改变晶粒的界面能，从而影响晶
粒的生长。
某些表面活性剂可以减小界面张力，使晶粒更容易生长，导致较大晶粒的形成。
5.搅拌强度与晶粒尺寸：搅拌强度越高，晶粒生长越细小。
在搅拌过程中，
可以增加溶质的扩散速率，减小浓度梯度，从而减小晶粒尺寸。
综上所述，液体中晶粒的生长过程和晶粒尺寸之间的关系受到多种因素的影响，包括冷却速率、溶质浓度、温度梯度、表面活性剂和搅拌强度等。
通过控制这些因素，可以调整晶粒的尺寸和形态。
晶粒生长的蒙特卡罗模拟
《计算材料学》课程设计指导老师：江建军教授电子科学与技术系2004年6月晶粒生长的Monte Carlo 模拟梁树雄，韩轲，张士亮，柏帆，胡斯杨，陈嵩，蒋雄军，严军刚，程晨(华中科技大学电子科学与技术系,湖北 武汉 430074)摘要：在实际生产中，晶粒的长大现象非常普遍的存在于金属、合金的凝固，陶瓷的烧结等过程中，直接影响着所得材料的性能。
所以研究晶粒生长是材料工程中的重要课题，但直接研究速度慢，容易受到条件限制，而计算机模拟具有速度快，数据准确，成本低和直观简便等一系列优点，经多年发展，已成为除实验和理论外的第三种关于晶体生长的研究手段，有着不可比拟的优越性。
对于晶体生长来说，所用的模型及方法大致分为蒙特卡罗方法（Monte Carlo）简称MC方法或改进的MC方法。
关键词：蒙特卡罗方法；晶体生长；计算机模拟Monte Carlo Method simulation of the grain growth Abstract: Grain growth exists very frequently in the condense and amalgamation of metal or alleys, processes of sintering of pottery. As its position, the capability of the materials attribute directly to the phenomena. With the great topic of materials engineering, however, due to restriction conditions, no more progress has achieved in the research. Nowadays, with the rapid progress of computational simulation and the improvement of the exactness. Besides of the traditional experiment and ordinary theoretic analogy, computational simulation has been regard as the other method to the problem. All of the models and methods can be divided to Monte Carlo Method (short for MC) and Improved MC Method.KEY WORDS：Monte Carlo Method；grain growth；computational simulation一、引言晶粒凝聚的理论过程：高温的液态晶体在降温后即会凝聚成固体晶体。
晶粒长大的名词解释
晶粒长大的名词解释晶粒长大，是指晶体在一定的条件下，逐渐增大其晶格尺寸的过程。
晶粒是由多个晶格点组成的微小晶体单元，它们通过界面与周围的晶粒分隔开。
晶粒长大是晶体材料中一个普遍存在的过程，对材料的性能和结构具有重要影响。
1. 晶体和晶粒的区别在晶体学中，晶体是由具有一定规则排列的原子、离子或分子组成的固体。
而晶粒是晶体内部相互联系的晶体结构区域。
一个晶体可以由一个或多个晶粒组成。
2. 晶粒生长机制晶粒的长大主要是通过晶界迁移和体积扩散两种机制实现的。
晶界迁移是指晶格点在晶界上移动，晶界的位置发生变化。
晶界是相邻晶粒之间的边界或界面，晶界的移动导致了晶粒的长大。
晶界迁移通常发生在高温下，这是因为高温有利于晶格点的激活，促进了晶界的移动。
体积扩散是指晶格点通过空位在晶粒内部扩散，从而改变晶粒尺寸。
体积扩散主要由原子或离子的空位迁移引起。
空位是晶体中缺失的原子或离子位置，通过空位的形成和迁移，晶粒的晶格结构可以发生变化。
3. 影响晶粒长大的因素晶粒长大受到多种因素的影响，主要包括温度、时间、材料的化学成分和晶体结构等。
温度是影响晶粒长大的关键因素之一。
一般来说，高温有利于晶粒长大，因为高温可以提高原子或离子的迁移速率，促进晶粒的生长。
此外，温度还可以影响晶界的迁移速率和位错的形成，从而影响晶粒长大。
时间也是影响晶粒长大的重要因素。
长时间的作用会使得晶界的迁移更为充分，从而导致晶粒的长大。
材料的化学成分和晶体结构也对晶粒长大起着重要的影响。
不同的化学成分和晶体结构会影响晶界的迁移速率、空位迁移速率以及空位形成能力等，从而影响晶粒长大的过程。
4. 晶粒长大对材料性能的影响晶粒的尺寸对材料的性能具有重要影响。
晶粒长大可以导致晶体内部的晶格缺陷减少，从而提高材料的力学性能，如强度、硬度和韧性等。
此外，晶粒长大还可以改变材料的导电性、磁性和光学性质等。
然而，晶粒长大过程中也会出现一些问题。
过大的晶粒会导致晶粒边界的面积减小，从而减弱晶界对应力的阻挡作用，使材料的塑性和韧性下降。
材料热处理对金属晶粒生长的影响
材料热处理对金属晶粒生长的影响引言：金属晶体的结构与性能密不可分，而晶粒生长是金属材料制备过程中一个至关重要的环节。
材料热处理是一种常用的方法，可以通过控制温度和时间来影响金属晶粒的尺寸和形态，从而改变材料的性能。
本文将探讨材料热处理对金属晶粒生长的影响。
影响因素一：温度材料的热处理温度是影响晶粒生长的主要因素之一。
在热处理过程中，高温会促进金属晶粒的长大，因为高温会提高晶界的扩散速率，使得晶界上的原子更容易从一个晶粒迁移到另一个晶粒。
同时，高温还会导致晶粒之间的连续性减弱，晶粒的形态更趋于均匀。
然而，过高的温度也可能导致晶粒长大过快，超过所需尺寸，从而造成晶粒的不稳定性和性能下降。
因此，在热处理过程中，控制温度是非常重要的，需要根据具体材料和应用来选择合适的温度范围。
影响因素二：时间除了温度，时间也是影响金属晶粒生长的重要因素之一。
在热处理过程中，时间的延长会使得晶粒更易于长大。
这是因为时间的延长可以提供更多的扩散时间，使得原子从高浓度区域向低浓度区域迁移，促进晶粒的长大。
然而，在热处理过程中过长的时间也可能导致晶粒的不稳定性增加，甚至出现晶粒堆积。
因此，在实际应用中，需要根据材料和需求来控制热处理时间，以达到最佳的晶粒生长效果。
影响因素三：热处理方法除了温度和时间，热处理方法也会对金属晶粒生长产生影响。
常见的热处理方法包括退火、淬火、固溶处理等。
不同的热处理方法会通过改变晶粒的结构和组织来影响晶粒生长。
例如，退火是将材料加热到足够高的温度后，缓慢冷却至室温，以降低材料的硬度和提高韧性。
在退火过程中，晶粒的长大主要发生在高温下，然后在冷却过程中凝固，形成较粗大的晶粒。
而淬火是将材料迅速冷却至室温，使得晶粒无法生长。
通过控制淬火温度和速度，可以形成细小且均匀的晶粒。
这些细小晶粒具有高强度和硬度，适用于一些需要高强度和耐磨损的应用。
固溶处理则是将固溶体加热至高温，使溶质原子溶解到晶格中。
然后通过快速冷却固定晶粒尺寸和形态。
相邻晶粒在生长过程中的相互影响
相邻晶粒在生长过程中的相互影响
在结晶生长过程中，相邻晶粒之间的相互影响是十分重要的一个
因素。
这种影响主要来源于它们之间的能量、热能和物理学相互作用。
首先，当晶粒之间有较强的电场交互作用时，会在晶粒表面使用电力
为晶界扩展而提供动力，导致晶界面扩展。
其次，晶粒之间的热能交
互也会影响晶界的扩展。
当晶界面上的温度与晶界面另一侧的温度差
异较大时，晶界的外部物质就会扩散向温度较低的晶界面，从而导致
晶成长。
最后，晶粒之间的物理学相互作用也会影响晶界的扩展。
例如，晶粒之间的压力不平衡会导致晶界面移动，从而发生晶成长。
因此，可以看出，相邻晶粒之间的相互影响在结晶生长过程中十
分重要。
有研究发现，两个相邻晶粒之间的温差越大，表面电场交互
越强，晶界扩张越快，晶界扩张率也就越高。
如果忽视晶粒之间的相
互影响，则可能导致晶界扩张率低于实际情况，从而影响晶粒的生长
速率。
因此，一个科学的晶粒生长模型应该考虑到相邻晶粒之间的相
互影响。
晶粒长大的原因
晶粒长大的原因晶粒的长大是指晶体中晶粒的尺寸逐渐增大的过程。
晶粒长大是晶体在固态下的一个重要现象，它影响着晶体的物理性质和力学性能。
晶粒长大的原因有很多，下面将从结构能量、热力学平衡和晶体生长机制三个方面来进行阐述。
晶粒长大与晶体的结构能量有关。
在晶体中，晶粒的长大是通过晶界的迁移和晶粒内部的再结晶来实现的。
晶界迁移是指晶粒边界的移动，而晶粒内部的再结晶则是指晶体内部原子重新排列形成新的晶粒。
晶界迁移和晶粒内部的再结晶都需要克服晶界的能量，即晶界能。
晶界能越小，晶粒长大的能力就越强。
因此，晶粒长大的原因之一是晶界能的变化。
晶粒长大还与热力学平衡有关。
晶体的长大是一个热力学过程，它遵循热力学平衡原理。
根据热力学平衡原理，一个体系在达到平衡态时，各个组分之间的化学势相等。
晶体中晶粒长大是由于晶界的迁移和晶粒内部的再结晶，这两个过程都需要消耗能量。
当晶界的能量消耗完成，晶界迁移停止，晶粒长大趋于平衡。
同样地，当晶粒内部的能量消耗完成，晶粒内部的再结晶停止，晶粒长大趋于平衡。
因此，晶粒长大的原因之二是热力学平衡的要求。
晶粒长大与晶体的生长机制有关。
晶体的生长是指晶体的原子或分子逐渐聚集形成新的晶粒的过程。
晶体的生长过程是一个动力学过程，它受到很多因素的影响，如温度、压力、溶液浓度等。
晶体生长的机制有很多，如溶液生长、气相生长和固相生长等。
不同的生长机制会导致晶体的不同形态和晶粒的不同尺寸。
晶粒长大的原因之三是晶体生长机制的调控。
晶粒长大的原因主要包括晶界能的变化、热力学平衡的要求和晶体生长机制的调控。
这些原因相互作用，影响着晶体的晶粒长大过程。
了解晶粒长大的原因对于控制晶体的物理性质和力学性能具有重要意义。
因此，研究晶粒长大的原因是材料科学和固态物理学领域的重要课题之一。
希望通过进一步的研究，能够揭示晶粒长大的机制，为材料工程和材料设计提供理论指导和技术支持。
晶体生长的三个阶段
文档标题：晶体生长三部曲：从胚胎到成熟的全过程正文：哎哟，说起晶体生长，这事儿可有意思了。
咱们平时看到的那些亮晶晶的宝石、晶莹剔透的盐粒，其实都是晶体。
它们是怎么从无到有，从小到大的呢？今天我就用大白话给大家讲讲晶体生长的三个阶段，保证让你听得明明白白。
第一阶段：胚胎期，也就是晶核形成阶段咱们都知道，种瓜得瓜，种豆得豆，晶体生长也得有个“种子”，这个“种子”就叫晶核。
晶核的形成，就像是个宝宝刚开始在妈妈肚子里扎根一样。
在这个阶段，溶液里的分子、原子或者离子，它们开始不安分了，互相拉拉扯扯，抱团取暖，慢慢就形成了一个个小团体，这就是晶核。
这个过程可不容易，得有合适的温度、压力和环境，才能让这些小家伙们安心成长。
第二阶段：成长期，也就是晶粒长大的阶段晶核一旦形成，接下来就是疯狂长大的阶段了。
这就像小孩子长个儿一样，蹭蹭蹭地往上窜。
在这个阶段，溶液里的分子、原子或者离子，它们看到晶核这么热闹，也都纷纷跑过来加入，一个接一个地贴在晶核上，让晶体越来越大。
这个过程叫做“沉积”，听起来高大上，其实说白了就是一层层往上堆。
但是，这个堆的过程有讲究，得按照一定的规律来，不然长出来的晶体就不完美了。
第三阶段：成熟期，也就是晶体完善的阶段晶体长到一定程度，就像人到了成年，得开始注重内在修养了。
这时候，晶体生长的速度会慢下来，开始调整自己的内部结构，把那些长得不规矩的地方慢慢修正，让自己变得越来越完美。
这个阶段，晶体的形状、大小基本定型，但内部还在不断优化，就像人锻炼身体，让自己更健康一样。
总的来说，晶体生长这三个阶段，就像人的一生，从出生到成长，再到成熟。
每个阶段都有它的特点和重要性，缺一不可。
而且，这个过程还得小心翼翼的，稍微有点风吹草动，比如温度、压力变化，都可能影响晶体的生长，让它们长歪了或者长得不完美。
所以说，晶体生长这事儿，看着简单，其实里面的门道多了去了。
下次当你看到那些漂亮的晶体时，别忘了它们可是经历了千辛万苦，才长成现在这个样子的哦。
回复在结晶晶粒长大的过程和其特点
回复在结晶晶粒长大的过程和其特点
结晶晶粒的长大过程是指在固态材料中，原子或分子通过
重新排列和重新结合的方式，从小晶粒逐渐增长为大晶粒
的过程。
这个过程通常发生在高温下，例如在金属、陶瓷
和半导体材料中。
结晶晶粒长大的特点如下：
1. 晶粒长大是一个动力学过程：晶粒长大是由原子或分子
的扩散运动驱动的。
在高温下，原子或分子能够通过晶界
或体内空隙进行迁移和重新排列，从而使晶粒逐渐增大。
2. 晶粒长大是一个竞争过程：在晶粒长大过程中，不同晶
粒之间会相互竞争原子或分子，以获取更多的原子或分子
来增大自身。
这种竞争会导致一些晶粒增大，而其他晶粒
则停止生长或甚至退化。
3. 晶粒长大受到材料性质和处理条件的影响：晶粒长大的
速率和终止尺寸受到材料本身的性质（如晶界能和表面能）以及处理条件（如温度和时间）的影响。
不同材料和处理
条件下，晶粒长大的方式和速率可能会有所不同。
4. 晶粒长大会导致晶体结构的变化：随着晶粒的长大，晶
体结构可能会发生变化。
例如，在金属材料中，晶粒长大
可能会导致晶体的晶格方向和晶界排列发生改变，从而影
响材料的力学性能和电导率等。
总之，结晶晶粒长大是一个复杂的过程，受到多种因素的
影响。
了解晶粒长大的特点有助于我们理解材料的微观结构演变和性能变化，从而为材料的设计和应用提供指导。
晶粒生长和二次再结晶名词解释
晶粒生长和二次再结晶名词解释一、晶粒生长和二次再结晶名词解释晶粒生长和二次再结晶是固体材料科学领域中常见的两个概念，它们与材料的微观结构、性能以及加工过程密切相关。
下面我将对这两个名词进行详细解释，并探讨它们在材料科学中的重要性。
1. 晶粒生长晶粒生长是指材料中晶体的尺寸随时间的推移而增大的过程。
在晶体内部，原子或离子按照一定的规律排列，形成了有序的结构，这就是晶粒。
当外界条件改变时（如温度、应力等），晶体内部的原子或离子会重新排列，晶体的尺寸也会相应地增大。
晶粒生长是材料加工、热处理、腐蚀等过程中不可或缺的过程，它直接影响着材料的力学性能、耐蚀性能以及热稳定性。
2. 二次再结晶二次再结晶是指材料中原有晶粒被完全或部分消失，同时新的晶粒再次长大的过程。
在材料加工过程中，特别是高温、强应力等条件下，晶粒的形态和尺寸会发生变化，有些原有的晶粒可能会被消失掉，同时新的晶粒会在材料中重新长大。
二次再结晶会影响材料的晶粒尺寸分布、晶界形态以及晶界能量，从而对材料的力学性能、疲劳性能等产生重要影响。
二、深度和广度的探讨在深度上来看，晶粒生长和二次再结晶是固体材料中晶体学的重要内容，对于理解材料的微观结构与性能具有重要意义。
从宏观到微观，可以通过显微镜观察晶体的结构、通过力学试验测量材料的性能，从而深入了解晶粒生长和二次再结晶的规律和特点。
在广度上来看，晶粒生长和二次再结晶不仅仅在固体材料科学中有着重要的应用，它们也与材料的加工、制备、热处理等过程密切相关。
晶粒生长和二次再结晶还涉及到材料的力学性能、热稳定性、耐蚀性等方面，因此在材料工程、金属学、陶瓷学等领域都有着重要的应用。
三、总结回顾通过上述探讨，我们可以看到晶粒生长和二次再结晶是固体材料科学中的重要概念，它们直接影响着材料的微观结构和性能。
在材料的制备、加工、热处理等过程中，需要考虑晶粒生长和二次再结晶的影响，以确保材料具有优良的性能和稳定的品质。
对晶粒生长和二次再结晶的研究也有助于深化我们对固体材料本质的理解，为材料的设计与改进提供重要的科学依据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
再结晶与晶粒长大是与烧结并行的高温动 力学过程，特别是晶粒长大与二次再结晶过程 往往与烧结中、后期的传质过程是同时进行的。 它对烧结过程和烧结体的显微结构和性能有不 可忽视的影响。 晶粒生长:无应变的材料在热处理时，平衡晶 粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续长大的 过程.
坯体继续致密化
❖晶界越过气孔或杂质，产生二次再结晶，把气 孔包入晶体内部
⑵有少量液相出现在晶界上—少量液相抑制晶粒 长大
5.极限晶粒直径：
DL—晶粒正常生长时的极限尺寸
DL d f
d—夹杂物或气孔的平均直径 f—夹杂物或气孔的体积分数
讨论：
①当f愈大时则DL愈小 ②当f一定时，d愈大则晶界移动时与夹杂
物相遇的机会就越少，于是DL愈大
三. 二次再结晶
(或称异常长大和晶粒不连续长大)
1.定义：二次再结晶是少数巨大晶粒在细晶消耗时 成核长大的过程（当正常的晶粒长大过程停止后， 个别具有多边界的大晶粒以自身为核心不断吞并 周围小晶粒而异常长大的过程为二次再结晶）
2.推动力：大晶粒界面与邻近高表面能和小曲率半 径的晶面相比有较低的表面能
1
❖logD—t作图为一直线，其斜率为 2
4.影响晶粒生长的因素：
图示1 图示2
⑴第二相夹杂物(杂质、气孔)影响—阻碍作用
当气孔汇集在晶界上时，晶界移动可能出现的 三种情况:
❖晶界移动被气孔或杂质所阻挡，使正常的晶粒 长大终止
❖晶界带动气孔或杂质以正常速度移动，使气孔 保持在晶界上，并可利用晶界的快速通道排除，
⑴ 原始粒度不均匀，存在个别大晶粒 ⑵ 烧结温度偏高或烧结速率太快 ⑶ 成型压力不均，局部有不均匀液相
5.避免二次再结晶采取的措施：
⑴ 合理选择原料的粒度，提高粒度均匀性，减少 产生大颗粒的可能
⑵ 控制6.不良结果(危害)：
大晶粒内出现隐裂纹，导致材料机、电性能恶化
3.晶粒生长与二次再结晶的异同点：
相同点：二者的推动力均为界面两侧质点的自由 能之差，都是通过界面的迁移
不同点：
晶粒生长
二次再结晶
晶粒平均尺寸增长 不存在晶核，晶界处于平衡状态 界面上无应力
存在 气孔在晶界上或晶界交汇处
个别晶粒异常长大 大晶粒是二次再结晶的晶核
界面上有应力
气孔被包裹到晶粒内部
4.二次再结晶产生的原因：
结论：晶粒生长是晶界移动的结果，而不是简单的小 晶粒之间的粘结；晶粒生长取决于晶界移动的速率。
如图9-18：
A、B晶粒之间由于曲率不同而产生的压差为:
P ( 1 1 )
由热力学知系统只做膨r胀1 功r2时：G ST VP
当温度不变时 G VP V ( 1 1 )
r1 r2 △G —跨越一个弯曲界面的自由能变化
⑶在晶界上的第二相夹杂物(杂质或气泡)，如果它们 在烧结温度下不与主晶相形成液相，则将阻碍晶界 移动
由许多颗粒组成的多晶体 界面移动情况如右图所示
❖ 晶粒长大定律：
dD dt
K D
D2
D0 2
Kt
❖D—时间t时的晶粒直径
❖K—常数
❖D0—t=0时的晶粒平均尺寸
晶粒生长后期 1
D D0 D Kt 2
V —摩尔体积
❖晶体生长速率：
u
RT
[ V
(1
1
S
)]exp
( H )
Nh RT r1 r2
R RT
u T ; u 1
3.判断晶粒长大几何学的三个原则：
⑴晶界上有晶界能的作用，因此晶粒形成一个在几 何学上与肥皂泡沫相似的三维阵列
⑵从一个三界汇合点延伸至另一个三界汇合点的晶 界都有一定曲率，表面张力使晶界移向其曲率中心
四.晶界在烧结中的作用
⑴ 晶界是气孔通向烧结体外的主要扩散通道 ⑵ 晶界上溶质的偏聚可以延缓晶界的移动，加速
坯体致密化 ⑶ 离子晶体中，晶界是阴离子的快速扩散通道
一. 初次再结晶
1.定义：在已发生塑性形变的基质中出现新生 的无应变晶粒的成核和长大过程
2.推动力：基质塑性变形所增加的能量
二. 晶粒生长(晶粒长大)
1.定义：无应变的材料在热处理时，平衡晶粒 尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的 过程
2.推动力：晶界两边物质的自由能之差△G是使 晶界向曲率中心移动的驱动力