晶核是晶体的生长中心。
晶核的形成有两种方式,若液相中各个区域内出现新相晶核的几率是相同,称为均匀形核。若在液相中新相优先在某些区域内形核,则称为非均匀形核。
晶核的形成有两种方式,一种是均质形成核的方式,另一种是异质形成核的方式。若依附于液态金属中某些杂质的质点,而形成晶核的叫做异质形核,或称为非自发形核。若不依附于杂质,只依靠液态金属本身在一定过冷度的条件下,形成晶核的叫做均质形核,或称为自发形核。
晶核的形成和长大过程是分批进行的。当液态金属中出现第一批略大于临界晶核半径的晶核后,液体的结晶过程就开始了。结晶过程的进行,固然依赖于新晶核的连续不断地产生,但更依赖于已有晶核的进一步长大。
晶核的形成
1、热力学条件
要获得结晶过程所必需的驱动力,一定要使实际结晶温度低于理论结晶温度(即金属存在过冷现象),这样才能满足结晶的热力学条件。过冷度越大液、固两相自由能的差值越大,即相变驱动力越大,结晶速度便越快,因此金属结晶时必须过冷。
2、结构条件
在液态金属中,会出现一些瞬间消失、此起彼伏、变化不定的短程有序的原子集团,仿佛在液态金属中不断涌现出一些极微小的固态结构一样。这种不断变化着的近程有序原子集团称为结构起伏,或称为相起伏。只有在过冷液体中的比较大的相起伏才有可能成为晶胚,但是并非所有的晶胚都能形成晶核,形核规律后面会有讨论。