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·182 北京科技大学学报 第32卷 a 相的非均质形核效用，基底与形核相的错配度δ越 小，越有利于非均质形核；错配度δ越大，越不利于 非均质形核.凝固过冷度的对数与基底和形核相的 二维错配度近似呈线性关系， ✉10 (2)根据点阵错配度理论，非均质形核触媒效 第2组- D Fischer 用的判别标准为：基底与形核相的错配度6<89%， “ 第1组- A Takahashi 非均质形核效用显著. 10… ■Bramfitt ◇Nakajima △Ohashi ◆Suzuki (3)对6-Fe非均质形核有显著效用的基底为 024681012141618 错配度/停 VN、Cas VC、TD、LOg、TN、MgO、CeOg、TC、 图1基底与6-F的错配度和凝固过冷度的关系 CO2、TO3、NbN和TD2,对Y-Fe非均质形核有显 Fg 1 Relationship between planardisregistry and undercooling of- 著效用的基底为ZO2、Tb03、MSSD2、MnS,Cac0、 Fe for various substrates C02和Ab0g 0 hashi采用俦锭法，分别在80g和300g的液态纯铁 中加入基底颗粒，然后冷却凝固并测量过冷度.第2 参考文献 组数据的作者Takahashi和Nakajma采用微滴法， [1]Tumbull D.Vonnegut B Nucleation catalysis Ind Eng Chan. 分别在基底表面将0.220.32g和0.2g的微量纯 195244(6):1292 铁熔化成液滴，然后冷却凝固并测量过冷度.通过 [2]Bnm fitt B The effect of cadbide and nitride additions on the het 比较两组数据可以看出，铸锭法测得的过冷度显著 ergeneous nucleation behavior of liuid imn MetallTrans 1970 1(7):1987 小于微滴法测得的过冷度 [3]Koh haas R.Dunner P.Schm itzPranghe N.The temperature de- 从图I可以看出，随着基底与8-Fe的错配度减 pendence of the lattice parmeters of iro cobalt and nickel n 小，凝固过冷度减小.即错配度越小，越有利于非 the high temperature mange Z Angew Phys 1967.23(4):245 均质形核，点阵错配度理论认为，错配度ò越小，基 [4]W yckoffR.CrystalStmchures New York Interscience 1963 底与形核相的晶格越匹配，基底与形核相之间的界 [5]Momsin B Exchange striction effects in Mno and MnS Phys Rev B19701(1):236 面能越小，越容易发生非均质形核，图1表明，点阵 [6]StomsE K rikorian N.The variation of lattice panmeterw ith car 错配度理论对于基底对形核相的非均质形核效用的 bon content of niobim caide J Phys Chan.1959 63(10): 描述是与实际相符的 1747 6-Fe均质形核的凝固过冷度约为150℃21-2]， [7]BrauerG.Essebom R.N itrile phases of niobim Z Anon All Chm1961,309.151 加入对于ò~Fe非均质形核具有明显效果的基底 [8]Houska C.Themal expansion and atomn ic vbration amplitudes for (如TN、C03等)之后，6-Fe的凝固过冷度降低到 TC.TiN.ZC ZiN and pure tungsten J Phys Chen Solils 约50℃以内[21-).如果以凝固过冷度小于50℃ 1965.25.359 作为-Fe发生显著的非均质形核的判别条件，则 [9]Taylor A.Doyle N.The themal expansion of titanim,vanadim and niobim monoxiles J ApplCrystalbgr 1971.4 103 根据图1中回归出的两条直线，可知错配度δ应分 [10]Stoms E McNealR.The vanadim vanadim catbide system.J 别小于约8%和约18%.由于图1中实线所对应的 PhysChan196266(8):1401 数据相比于虚线分布得更为集中，本文根据实线确 [11]Brauer G.Schnell W.Observations on the vanadim nitrogen 定非均质形核的错配度判别标准，即错配度δ小于 system and on pure metallic vanadim.J Less Cammon Met 1964.6.326 8%时，基底对形核相具有明显的非均质形核效用· [12]Kummerle E HegerG The stmucmres of C Ce203+Cez012 根据错配度6<89%的判别标准，对-Fe非均 and Cem02o J Solil Sta te Chan.1999.147:485 质形核有显著效用的基底为VN、CaS VC,TD、 [13]W right A.LeadbetterA.The stmuctires of the B eristobalite pha- LOa、TN、Mg0、CeOa、TC、CO2、TO3、NbN和 ses of SD2 and A PO.PhibsMag 1975 31(6):1391 TD2,对y-Fe非均质形核有显著效用的基底为 [14]Bamighausen H.SchillerG The crystal stnicture of A Ce203.J Less Cammon Met 1985.110,385 ZO2、TO3、MgS、SD2、MnS、CaO、CcO2和AbO3, [15]Aldebert P Traverse J Neutron diffraction study of the high tem- 5结论 peratire stmuctures of LaeOs and Nd203.Ma ter Res Bull 1979 14(3):303 (1)点阵错配度理论可以用来描述基底对形核 (下转第190页)北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 1 基底与 δ--Ｆｅ的错配度和凝固过冷度的关系 Ｆｉｇ．1 Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｌａｎａｒｄｉｓｒｅｇｉｓｔｒｙａｎｄｕｎｄｅｒｃｏｏｌｉｎｇｏｆδ- Ｆｅｆｏｒｖａｒｉｏｕｓｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ Ｏｈａｓｈｉ采用铸锭法分别在80ｇ和300ｇ的液态纯铁 中加入基底颗粒然后冷却凝固并测量过冷度．第2 组数据的作者 Ｔａｋａｈａｓｈｉ和 Ｎａｋａｊｉｍａ采用微滴法 分别在基底表面将 0∙22～0∙32ｇ和 0∙2ｇ的微量纯 铁熔化成液滴然后冷却凝固并测量过冷度．通过 比较两组数据可以看出铸锭法测得的过冷度显著 小于微滴法测得的过冷度． 从图1可以看出随着基底与 δ--Ｆｅ的错配度减 小凝固过冷度减小．即错配度 δ越小越有利于非 均质形核．点阵错配度理论认为错配度 δ越小基 底与形核相的晶格越匹配基底与形核相之间的界 面能越小越容易发生非均质形核．图 1表明点阵 错配度理论对于基底对形核相的非均质形核效用的 描述是与实际相符的． δ--Ｆｅ均质形核的凝固过冷度约为150℃ ［21--22］． 加入对于 δ--Ｆｅ非均质形核具有明显效果的基底 （如 ＴｉＮ、Ｃｅ2Ｏ3等 ）之后δ--Ｆｅ的凝固过冷度降低到 约 50℃以内 ［221--23］．如果以凝固过冷度小于 50℃ 作为 δ--Ｆｅ发生显著的非均质形核的判别条件则 根据图 1中回归出的两条直线可知错配度 δ应分 别小于约 8％和约 18％．由于图 1中实线所对应的 数据相比于虚线分布得更为集中本文根据实线确 定非均质形核的错配度判别标准即错配度 δ小于 8％时基底对形核相具有明显的非均质形核效用． 根据错配度 δ＜8％的判别标准对 δ--Ｆｅ非均 质形核有显著效用的基底为 ＶＮ、ＣａＳ、ＶＣ、ＴｉＯ、 Ｌａ2Ｏ3、ＴｉＮ、ＭｇＯ、Ｃｅ2Ｏ3、ＴｉＣ、ＣｅＯ2、Ｔｉ2Ｏ3、ＮｂＮ和 ＴｉＯ2对 γ--Ｆｅ非均质形核有显著效用的基底为 ＺｒＯ2、Ｔｉ2Ｏ3、ＭｇＳ、ＳｉＯ2、ＭｎＳ、ＣａＯ、ＣｅＯ2和 Ａｌ2Ｏ3． 5 结论 （1） 点阵错配度理论可以用来描述基底对形核 相的非均质形核效用．基底与形核相的错配度 δ越 小越有利于非均质形核；错配度 δ越大越不利于 非均质形核．凝固过冷度的对数与基底和形核相的 二维错配度近似呈线性关系． （2） 根据点阵错配度理论非均质形核触媒效 用的判别标准为：基底与形核相的错配度 δ＜8％ 非均质形核效用显著． （3） 对 δ--Ｆｅ非均质形核有显著效用的基底为 ＶＮ、ＣａＳ、ＶＣ、ＴｉＯ、Ｌａ2Ｏ3、ＴｉＮ、ＭｇＯ、Ｃｅ2Ｏ3、ＴｉＣ、 ＣｅＯ2、Ｔｉ2Ｏ3、ＮｂＮ和 ＴｉＯ2对 γ--Ｆｅ非均质形核有显 著效用的基底为 ＺｒＯ2、Ｔｉ2Ｏ3、ＭｇＳ、ＳｉＯ2、ＭｎＳ、ＣａＯ、 ＣｅＯ2和 Ａｌ2Ｏ3． 参 考 文 献 ［1］ ＴｕｒｎｂｕｌｌＤＶｏｎｎｅｇｕｔＢ．Ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎｃａｔａｌｙｓｉｓ．ＩｎｄＥｎｇＣｈｅｍ 195244（6）：1292 ［2］ ＢｒａｍｆｉｔｔＢ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃａｒｂｉｄｅａｎｄｎｉｔｒｉｄｅａｄｄｉｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｈｅｔ- ｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｎｕｃｌｅａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｌｉｑｕｉｄｉｒｏｎ．ＭｅｔａｌｌＴｒａｎｓ1970 1（7）：1987 ［3］ ＫｏｈｌｈａａｓＲＤüｎｎｅｒＰＳｃｈｍｉｔｚ-ＰｒａｎｇｈｅＮ．Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ-ｄｅ- ｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆｔｈｅｌａｔｔｉｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｉｒｏｎｃｏｂａｌｔａｎｄｎｉｃｋｅｌｉｎ ｔｈｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒａｎｇｅ．ＺＡｎｇｅｗＰｈｙｓ196723（4）：245 ［4］ ＷｙｃｋｏｆｆＲ．ＣｒｙｓｔａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．ＮｅｗＹｏｒｋ：Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ1963 ［5］ ＭｏｒｏｓｉｎＢ．ＥｘｃｈａｎｇｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｓｉｎＭｎＯａｎｄＭｎＳ．ＰｈｙｓＲｅｖ Ｂ19701（1）：236 ［6］ ＳｔｏｒｍｓＥＫｒｉｋｏｒｉａｎＮ．Ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｌａｔｔｉｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｗｉｔｈｃａｒ- ｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔｏｆｎｉｏｂｉｕｍｃａｒｂｉｄｅ．ＪＰｈｙｓＣｈｅｍ195963（10）： 1747 ［7］ ＢｒａｕｅｒＧＥｓｓｅｌｂｏｒｎＲ．Ｎｉｔｒｉｄｅｐｈａｓｅｓｏｆｎｉｏｂｉｕｍ．ＺＡｎｏｒｇＡｌｌｇ Ｃｈｅｍ1961309：151 ［8］ ＨｏｕｓｋａＣ．Ｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎａｎｄａｔｏｍｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎａｍｐｌｉｔｕｄｅｓｆｏｒ ＴｉＣＴｉＮＺｒＣＺｒＮ ａｎｄｐｕｒｅｔｕｎｇｓｔｅｎ．ＪＰｈｙｓＣｈｅｍ Ｓｏｌｉｄｓ 196525：359 ［9］ ＴａｙｌｏｒＡＤｏｙｌｅＮ．Ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｏｆｔｉｔａｎｉｕｍｖａｎａｄｉｕｍ ａｎｄｎｉｏｂｉｕｍｍｏｎｏｘｉｄｅｓ．ＪＡｐｐｌＣｒｙｓｔａｌｌｏｇｒ19714：103 ［10］ ＳｔｏｒｍｓＥＭｃＮｅａｌＲ．Ｔｈｅｖａｎａｄｉｕｍ-ｖａｎａｄｉｕｍｃａｒｂｉｄｅｓｙｓｔｅｍ．Ｊ ＰｈｙｓＣｈｅｍ196266（8）：1401 ［11］ ＢｒａｕｅｒＧＳｃｈｎｅｌｌＷ．Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｖａｎａｄｉｕｍ-ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｙｓｔｅｍａｎｄｏｎｐｕｒｅｍｅｔａｌｌｉｃｖａｎａｄｉｕｍ．ＪＬｅｓｓＣｏｍｍｏｎＭｅｔ 19646：326 ［12］ ＫüｍｍｅｒｌｅＥＨｅｇｅｒＧ．ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆＣ-Ｃｅ2Ｏ3＋δＣｅ7Ｏ12 ａｎｄＣｅ11Ｏ20．ＪＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＣｈｅｍ1999147：485 ［13］ ＷｒｉｇｈｔＡＬｅａｄｂｅｔｔｅｒＡ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅβ-ｃｒｉｓｔｏｂａｌｉｔｅｐｈａ- ｓｅｓｏｆＳｉＯ2ａｎｄＡｌＰＯ4．ＰｈｉｌｏｓＭａｇ197531（6）：1391 ［14］ ＢäｒｎｉｇｈａｕｓｅｎＨＳｃｈｉｌｌｅｒＧ．ＴｈｅｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＡ-Ｃｅ2Ｏ3．Ｊ ＬｅｓｓＣｏｍｍｏｎＭｅｔ1985110：385 ［15］ ＡｌｄｅｂｅｒｔＰＴｒａｖｅｒｓｅＪ．Ｎｅｕｔｒｏｎｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｈｉｇｈｔｅｍ- ｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆＬａ2Ｏ3ａｎｄＮｄ2Ｏ3．ＭａｔｅｒＲｅｓＢｕｌｌ1979 14（3）：303 （下转第 190页 ） ·182·