对于高粘滞性的液体,均匀形核速率很小,以致常常不存在有效形核温度。 二、非均匀形核 1.非均匀形核的临界晶核及形核功 除非在特殊的试验室条件下,液态金属中不会出现均匀形核。如前所述.液 态金属或易流动的化合物均匀形核所需的过冷度很大,约0.2Tm。例如纯铁均匀 形核时的过冷度达295℃。但通常情况下,金属凝固形核的过冷度一般不超过 20℃,其原因在于非均匀形核,即由于外界因素,如杂质颗粒或铸型内壁等促 进了结晶晶核的形成。依附于这些已存在的表面可使形核界面能降低,因而形核 可在较小过冷度下发生。 设一晶胚依附于型壁平面上形成,如图6.9(a)所示,并且该晶胚是曲率半 径为r的球冠,0为该晶胚与型壁表面的接触角(又称浸润角)。可求得 2 SL 式中,VsL为晶核与液相之间的界面的单位面积界面能。由上式可见,不均匀形 核时,临界球冠的曲率半径是与均匀形核时临界球形晶核的半径相等的。 而求得的 AGn "3 (aG 2 3cos0 +cos0 2-3cos6+cos0 4 当0<0<180时,由于(2-30+恒小于1,因此,ACGm<AGm 形成非均匀形核所需的形核功小于均匀形核功,故过冷度较均匀形核时小。 2R (b) 图6.9非均匀形核示意图 a为晶核;L为液相 2.非均匀形核的形核率 Chap2 第7页Chap2 第7页 对于高粘滞性的液体，均匀形核速率很小，以致常常不存在有效形核温度。 二、非均匀形核 1．非均匀形核的临界晶核及形核功 除非在特殊的试验室条件下，液态金属中不会出现均匀形核。如前所述．液 态金属或易流动的化合物均匀形核所需的过冷度很大，约 0.2Tm。例如纯铁均匀 形核时的过冷度达 295℃。但通常情况下，金属凝固形核的过冷度一般不超过 20℃，其原因在于非均匀形核，即由于外界因素，如杂质颗粒或铸型内壁等促 进了结晶晶核的形成。依附于这些已存在的表面可使形核界面能降低，因而形核 可在较小过冷度下发生。 设一晶胚依附于型壁平面上形成，如图 6．9(a)所示，并且该晶胚是曲率半 径为 r 的球冠，θ为该晶胚与型壁表面的接触角（又称浸润角）。可求得 V SL k G - 2 ∆ = γ r非 式中，γSL 为晶核与液相之间的界面的单位面积界面能。由上式可见，不均匀形 核时，临界球冠的曲率半径是与均匀形核时临界球形晶核的半径相等的。 而求得的 ( ) ( ) ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + = ∆ ⋅ + ∆ ∆ = ⋅ 4 2 - 3cos cos G 2 - 3cos cos 3 G 4 3 k 3 2 V 3 SL k θ θ θ θ γ π 均 G非 当 0<θ<180o时，由于 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + 4 2 - 3cos cos3 θ θ 恒小于 1，因此， 非k ∆G均k ∆G < 。 形成非均匀形核所需的形核功小于均匀形核功，故过冷度较均匀形核时小。 2．非均匀形核的形核率