材料科学基础晶核的形成和成长
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晶核和晶胚的名词解释晶核和晶胚这两个名词在晶体学中具有重要的含义和意义。
它们是研究晶体生长和结晶过程中关键的概念,对于从事材料科学和矿物学研究的学者们来说,理解这两个概念的内涵和联系具有重要的意义。
晶核是指在溶液或融体中形成初次结晶的微小晶体结构。
它是晶化过程的起点,可以说是晶体生长的基础。
晶核的形成条件要求溶液中具有过饱和度,即溶液中溶质的浓度超过了饱和浓度。
只有在过饱和的情况下,晶核才能形成。
过饱和度越高,晶核的形成速率就越快,从而导致晶体生长的速度加快。
晶核的形成可以通过两种方式实现:1. 同种物质的晶核形成;2. 异种物质的晶核引发。
同种物质的晶核形成是指溶液中存在同种物质的微小结构,这些微小结构会进一步形成晶体,如溶液中的离子或溶解度较低的物质。
异种物质的晶核引发是指在溶液中存在一种异质核心,它可以促使同种物质晶核的形成。
晶核的形成对材料的性质和结晶过程有着重要的影响,因此研究晶核的形成机制也成为材料科学领域的研究热点之一。
晶核的形成是晶体生长的第一步,而晶胚则是晶体生长的第二步。
晶胚是指晶核在过饱和度的作用下逐渐长大并形成稳定的晶体结构。
晶胚的成长是晶体结晶过程中最为重要的阶段之一,它直接决定了晶体的尺寸和形态。
晶胚的成长过程涉及到流体动力学、传质和传热过程等复杂的物理化学现象,因此对晶胚的研究也是晶体学中的一个重要课题。
晶胚的成长过程可以通过几种方式实现:1. 同质成核和同质成长;2. 异质成核和异质成长。
同质成核和同质成长是指晶核和晶胚由同种物质组成,晶胚的形态与晶核一致。
异质成核和异质成长是指晶核和晶胚由不同物质组成,晶胚的形态与晶核可能存在差异。
不同方式的晶胚成长对于晶体的形态和晶格结构都有着重要的影响。
晶核和晶胚的形成与成长过程不仅在材料科学和矿物学领域有着广泛应用,还在生命科学领域中具有重要意义。
例如,在生物体中,晶核和晶胚的形成是生长与再生的关键环节。
在海洋生物中,如贝壳和珊瑚等,晶核和晶胚的形成在生物体内部发生,从而形成坚固的外骨骼。
《材料科学基础》重要知识点1、在离子晶体中,正、负离子的配位数大小由结构中正、负离子半径的比值决定。
2、聚合物的形成过程是分化和缩聚同时进行的一种动态平衡过程。
3、硅酸盐熔体的结构特点:多种聚合物同时并存,而不是一种独存。
正是由于这个特点,硅酸盐熔体的结构是长程无序的。
但每一个聚合体又是具有晶体结构的,即硅酸盐熔体中存在短程有序的负离子团。
4、影响聚合物聚合程度的因素(1)温度的影响:随温度升高,低聚合物浓度增加,而高聚合物浓度降低。
(2)熔体组成的影响:R为O/Si比的大小。
O/Si比R越大,低聚合物浓度越大,高聚合物浓度越小。
5、影响熔体粘度的主要因素是温度和化学组成。
粘度---温度关系:温度升高,粘度减小。
粘度—组成关系(1) O/Si比:硅酸盐熔体的粘度首先取决于硅氧四面体网络的聚合程度,即随O/Si比的上升而下降。
(2)一价碱金属氧化物①加入碱金属氧化物(Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O)降低硅酸盐熔体的粘度。
②碱金属氧化物的含量越高,硅酸盐熔体的粘度越小。
③不同的碱金属氧化物对粘度的影响大小也与碱金属氧化物的含量有关。
当R2O含量较低时(O/Si较低),加入的正离子半径越小,降低粘度的作用越大,其次序是:Li+>Na+>K+>Rb+>Cs+。
当熔体中R2O含量较高(O/Si比较高)时,R2O对粘度影响的次序是Li+<Na+<K+。
(3)二价金属氧化物:二价碱土金属氧化物(ⅡA族)一般降低硅酸盐熔体的粘度。
但不同的氧化物降低粘度的程度不同,其降低粘度的次序是:Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+,所以粘度大小次序为:Ba2+<Sr2+<Ca2+<Mg2+。
(4)阳离子配位数:阳离子配位数对粘度的影响是通过B2O3的研究而取得的。
①当B2O3含量较少(即Na2O/B2O3>1)时,粘度随含量升高而增加。
这是因为此时“游离”氧充足,故B3+处于[BO4]四面体状态,结构紧密。
武汉理工大学《材料科学基础》考试试卷第二套试卷一、填空题(共20分,每个空1分)1、材料按其化学作用或基本组成可分为()、()、高分子材料、复合材料四大类。
2、晶胞是从晶体结构中取出来的反应晶体()和()的重复单元。
3、热缺陷形成的一般规律是:当晶体中剩余空隙比较小,如NaCl型结构,容易形成()缺陷;当晶体中剩余空隙较大时,如萤石CaF2型结构等,容易产生()缺陷。
4、根据外来组元在基质晶体中所处的位置不同,可分为()固溶体和间隙型固溶体:按照外来组元在基质晶体中的固溶度,可分为()固溶体和有限固溶体。
5、硅酸盐熔体中,随着Na2O含量的增加,熔体中聚合物的聚合度(),熔体的粘度()。
6、当熔体冷却速度很快时,()增加很快,质点来不及进行有规则排列,晶核形成和晶体长大难以实现,从而形成了()。
7、粉体在制备过程中,由于反复地破碎,所以不断形成新的表面,而表面例子的极化变形和重排,使表面晶格(),有序性()。
8、非稳态扩散的特征是空间仟意一点的()随时间变化,()随位置变化。
9、动力学上描述成核生长相变,通常以()、()、总结晶速率等来描述。
10、温度是影响固相反应的重要外部条件。
一般随温度升高,质点热运动动能(),反应能力和扩散能力()。
二、判断题(共10分,每个题1分)1、()位错的滑移模型解释了晶体的实际切变应力与晶体的理论切变强度相差悬殊的内在原因。
2、()空位扩散机制适用于置换型固溶体的扩散,3、()一般来说在均匀晶体中引入杂质,都将使扩算系数增加4、()-般来说,扩散粒子性质与扩散成指性质间差异越大,扩散系数也越大。
5、()成核生长相变中晶体的生长速*与界面结构和原子迁移密切相关,当析出晶体和熔体组成相同时,晶体长大由扩散控制。
6、()对于许多物理或化学步骤综合而成的在相反应中,反应速度由反应速度最快的步骤控制。
7、()在烧结过程中,发生的初次再结晶使大鼎粒长大而小晶粒消失,气孔进入晶粒内部不易排出,烧结速度降低甚至停止。