为什么金属结晶时必须过冷（为什么金属晶体存在过冷现象）
- 作者: 佚名
- 2023年11月22日 09:35:12
大家好，相信到目前为止很多朋友对于为什么金属结晶时必须过冷和为什么金属晶体存在过冷现象不太懂，不知道是什么意思？那么今天就由我来为大家分享为什么金属结晶时必须过冷相关的知识点，文章篇幅可能较长，大家耐心阅读，希望可以帮助到大家，下面一起来看看吧！
1金属结晶为什么要有过冷度
1、金属结晶需要过冷度原因：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。根据 可知当过冷度 为零时临界晶核半径rk为无穷大，临界形核功（）也为无穷大。
2、过冷现象：金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度。作用：晶粒越多，晶界也越多，则晶粒移动所受的阻力越大，宏观来看，材料越不容易发生变形，即材料的硬度越高，强度越好。此外晶粒越小，则材料的力学性能越好。
3、过冷度的大小与冷却速度密切相关。冷却速度越快，实际结晶温度就越低过冷度就越大；反之冷却速度越慢，实际结晶温度就更接近理论结晶温度，过冷度就越小。金属结晶时实际结晶温度与低于平衡结晶温度之差称为过冷度。
4、即不熔化也不结晶，两相可共存。由热力学可知，只有温度低于理论结晶温度T(m)，G(s)-G(l)0，即固态金属的自由能低于液态金属的自由能，液态金属才能自发的转变成固态金属，结晶才可发生，因此金属结晶需要过冷度。
5、因为实际凝固点的温度比理论凝固点的温度要低一些，所以他们的差值就表现为一定的过冷度。溶析结晶是指将溶质溶解于水或其他有机溶剂中，然后向结晶体中加入某种溶剂，使溶质在原溶剂中的溶解度降低从而快速结晶析出。
6、液体温度达到理论结晶温度时并不能进行结晶，而必须在它温度以下的某一温度（称为实际开始结晶温度）才开始结晶。
2什么是“过冷度”?为什么结晶需要过冷度?它对结晶后晶粒大小有何影响...
过冷度的大小与冷却速度密切相关。冷却速度越快，实际结晶温度就越低过冷度就越大；反之冷却速度越慢，实际结晶温度就更接近理论结晶温度，过冷度就越小。金属结晶时实际结晶温度与低于平衡结晶温度之差称为过冷度。
冷却速度越快，材料的过冷度也会相应的增加，可以通俗的理解为随着冷却速度的增加，材料的结晶形核过程会有相应的时间滞后性，就会造成过冷度增加。
称作过冷度，过冷度越小，凝固时间越长，使得晶粒有足够的生长时间，所以过冷度越小，晶粒越大，而过冷度越大，晶粒越小。但过冷度大到一定程度后，原子来不及排列，凝固形成准晶、非晶。
金属结晶需要过冷度原因：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。根据 可知当过冷度 为零时临界晶核半径rk为无穷大，临界形核功（）也为无穷大。
结晶必须在过冷的条件下进行，是由热力学条件决定的。热力学第二定律指出：在等温等压的条件下，物质系统总是自发地从自由能较高的状态向自由能较低的状态转变。
3为什么纯金属结晶必须过冷?
1、金属结晶需要过冷度原因：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。根据 可知当过冷度 为零时临界晶核半径rk为无穷大，临界形核功（）也为无穷大。
2、液体温度达到理论结晶温度时并不能进行结晶，而必须在它温度以下的某一温度（称为实际开始结晶温度）才开始结晶。
3、即不熔化也不结晶，两相可共存。由热力学可知，只有温度低于理论结晶温度T(m)，G(s)-G(l)0，即固态金属的自由能低于液态金属的自由能，液态金属才能自发的转变成固态金属，结晶才可发生，因此金属结晶需要过冷度。
4、而结晶中心有助于这种无序到有序的转化，则过冷。
5、解释液态金属凝固时为什么必须过冷？纯金属结晶是在某个温度下进行；而合金结晶是在某个温度范围进行。
4为什么溶体析晶时必须有一个合适的过冷度
1、增加溶质浓度：析晶困难可能是因为溶液中的溶质浓度不足，无法达到结晶的临界浓度。通过加入更多的溶质或者蒸发掉一部分溶剂，可以增加溶液中的溶质浓度，从而促进结晶过程。
2、因这时刻是结晶与溶解建立平衡的最具代表性的时刻。若盐结晶时含有结晶水，这样使饱和液的浓度更高，会加速结晶的析出。这样更使溶液过饱和，所以更要抓住结晶刚析出的状态。
3、也就是良溶剂和不良溶剂的种类、用量、以及互相的比例关系）是最重要的因素，不同的溶剂体系，可能会得到完全不同的药物晶型；其它的因素还有：析晶的温度、搅拌速度，析晶的时间、晶种的种类和用量，等等。
4、固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系。一般是温度升高，溶解度增大。若把固体溶解在热的溶剂中达到饱和，冷却时即由于溶解度降低，溶液变成过饱和而析出晶体。
本文到此结束，希望对大家有所帮助。
