3结晶过程解析

三、47种单形
32种对称型可以推导出47种几何单形。其中低
级晶族占7种，中级晶族占25种，高级晶族15种。
单形的命名主要依据以下原则：晶面数目、形状、 晶面间相互关系（与对称要素之间的位置）及单形 的横切面的形状等。
1、低级晶族（无高次对称轴）单形有七种，对称程度低， 单形的种类少，晶面数目少。单面、平行双面、反映双面、 斜方柱、斜方四面体、斜方单锥、斜方双锥。
四方柱：是由四个晶面两两相交，相交晶棱相互平行形成无 限延伸的柱状，其横切面为正方形。
六方柱：是由六个晶面两两相交，相交晶棱相互平行形成无 限延伸的柱状，其横切面为正六边形。
在这三种单形的基础上又可以延伸出复三方柱、复四方
柱、复六方柱。复的意思是晶面的个数增加一倍，晶面夹
角间隔相等。（如概念、特点)
第二节 聚形 （概念、特点、分析步骤）
三角三四面体：将四面体的每个晶面变成三个等腰三角形晶面
四角三四面体：将四面体的每个晶面变成三个四角形晶面 五角三四面体：将四面体的每个晶面变成三个五角形晶面 六四面体：将四面体的每个晶面变成六个不等边三角形角形晶面
（2）八面体类：五种
八面体：由八个等边三角形晶面组成，每四个等边三角形汇聚
一点形成一个L4，其横纵切面均为正方形。 三角三八面体：将八面体的每个晶面变成三个等腰三角形晶面 四角三八面体：将八面体的每个晶面变成三个四角形晶面 五角三八面体：将八面体的每个晶面变成三个五角形晶面
（4）单形数目有限，但是聚形在形态上确是无限多。（单形只 有47种而聚合形成的聚形却无限多）
三、聚形分析遵循的几个步骤
（1）确定聚形对称型，确定所属晶系，以判断该聚
形中可能出现的单形类型。
（2）根据晶面种数，来确定聚形中单形的数目

第二节 纯金属的结晶
四、结晶的一般过程
组织的变化：在一定的过冷度下，在液态的熔体内首先有细小的 组织的变化：在一定的过冷度下， 形核。 长大， 晶体生成，这个过程称为形核 随后已形成的晶核不断的长大 晶体生成，这个过程称为形核。随后已形成的晶核不断的长大， 同时在未转变的液体中伴随新的核心的形成。 同时在未转变的液体中伴随新的核心的形成。生长过程到相邻的 晶体互相接触，直到液体全部转变完毕。 晶体互相接触，直到液体全部转变完毕。每个成长的晶体就是一 个晶粒，它们的接触分界面就形成晶界。 个晶粒，它们的接触分界面就形成晶界。
第三章 金属的凝固与相图
概述 纯金属的结晶 材料的相结构 二元合金相图
第一节 概述
• 一、凝固与结晶
第一节 概述
一、凝固与结晶
引子：自然界的物质通常都能够以气态、液态或固态存在。 引子：自然界的物质通常都能够以气态、液态或固态存在。并且 在一定的条件下，它们可以发生互相转变。 在一定的条件下，它们可以发生互相转变。
第二节 纯金属的结晶
二、结晶的结构条件
在一定的过冷度下，液体中若出 在一定的过冷度下， 现一固态的晶体， 现一固态的晶体，该区域的能量将发 生变化， 生变化，一方面一定体积的液体转变 为固体，体积自由能会下降， 为固体，体积自由能会下降，另一方 面增加了液－固相界面， 面增加了液－固相界面，增加了表面 自由能，因此总的吉布斯自由能变化 自由能， 量为： 量为： 原子的热运动可造成局部能量在不断变化， 原子的热运动可造成局部能量在不断变化，其瞬间能量 在平均值的上下波动，对应的结构(原子排列)在变化， 在平均值的上下波动，对应的结构(原子排列)在变化，小范围 可瞬间为接近晶体的排列。小于临界尺寸的(也称为晶胚) 可瞬间为接近晶体的排列。小于临界尺寸的(也称为晶胚)下一 步将减小到消失； 步将减小到消失；大于临界尺寸的进一步长大时吉布斯自由能 下降，可以不断长大，这种可以长大的小晶体称为晶核。 下降，可以不断长大，这种可以长大的小晶体称为晶核。

粗 糙 界 NkTm [αx(1 − x ) + x ln x + (1 − x ) ln (1 − x )]
x = ΝΑ Ν → 界面上固态原子占据位 置的比例
• 当a≤2时，在x=0.5处有一个 时 处有一个 极小值。 极小值。实际界面结构应使 最小， △GS最小，在这种情况下的 • 这类界面称为粗糙（Rough） 这类界面称为粗糙（ ） 或非光滑（ 或非光滑（Non-Faceted）界 ） 大多数金属和合金的液/ 面。大多数金属和合金的液 固相界面是粗糙型的。 固相界面是粗糙型的。 • 当a>5时，x在接近 和1处出 在接近0和 处出 时 在接近 现极小值。 现极小值。 • 这类界面称光滑（Faceted） 这类界面称光滑（ ） 界面。 界面。多数无机化合物及某 些类金属如Bi、 、 的界 些类金属如 、Sb、Si的界 面是光滑型的。 面是光滑型的。
2.晶粒长大 晶粒长大
晶粒长大过程实质是液体中原子迁移到固体表面， 晶粒长大过程实质是液体中原子迁移到固体表面， 液体中原子迁移到固体表面 使液－固界面向液体中不断推移的过程 。 使液－固界面向液体中不断推移的过程
晶粒生长的形态包括平面状、 树枝状。 晶粒生长的形态包括平面状、胞状 、树枝状。 平面状
• （一）固液界面的微观结构
• 固液界面微观结构有两种类型 光滑界面；粗糙界面 固液界面微观结构有两种类型：光滑界面； 光滑界面 • 光滑界面 界面微观光滑 宏观为小平面界面 光滑界面：界面微观光滑 宏观为小平面界面 界面微观光滑，宏观为小平面界面。 • 粗糙界面：微观界面粗糙，宏观界面平直 平直。 粗糙界面：微观界面粗糙，宏观界面平直 粗糙
Jackson因子（a）与界面状态 因子
• （二）晶粒长大机制

YF-ED-J7450可按资料类型定义编号结晶过程分析实用版Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements.（示范文稿）二零XX年XX月XX日结晶过程分析实用版提示：该安全管理文档适合使用于日常工作中人身安全、设备和产品安全，以及交通运输安全等方面的管理，使劳动过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行，防止伤亡事故、设备事故及各种灾害的发生。

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1 冷却结晶冷却结晶法基本上不去除溶剂，溶液的过饱和度系借助冷却获得，故适用于溶解度随温度降低而显著下降的物系，如KNO₃、NaNO₃、MgSO₄等。

冷却的方法可分为自然冷却、间壁冷却或直接接触冷却3种。

自然冷却是使溶液在大气中冷却而结晶，其设备构造及操作均较简单，但由于冷却缓慢，生产能力低，不易控制产品质量，在较大规模的生产中已不被采用。

间壁冷却是广泛应用的工业结晶方法，与其他结晶方法相比所消耗的能量较少，但由于冷却传热面上常有晶体析出(晶垢)，使传热系数下降，冷却传热速率较低，甚至影响生产的正常进行，故一般多用在产量较小的场合，或生产规模虽较大但用其他结晶方法不经济的场合。

直接接触冷却法是以空气或与溶液不互溶的碳氢化合物或专用的液态物质为冷却剂与溶液直接接触而冷却，冷却剂在冷却过程中则被汽化的方法。

直接接触冷却法有效地克服了间壁冷却的缺点，传热效率高，没有晶垢问题，但设备体积较大。

2 蒸发结晶蒸发结晶是使溶液在常压(沸点温度下)或减压(低于正常沸点)下蒸发，部分溶剂汽化，从而获得过饱和溶液。

此法主要适用于溶解度随温度的降低而变化不大的物系或具有逆溶解度变化的物系，如N₉C1及无水硫酸钠等。