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形核率

鎖定
形核率(N)是單位時間、單位體積中形成的晶核數,單位是1/(s·cm3)。按照經典形核長大理論,相變是通過其有臨界大小的晶核形成及核的進一步長大來進行;形核率的大小將影響相變過程的速度 [1] 
中文名
形核率
外文名
nucleation rate
性    質
單位時間、單位體積形成的晶核數
單    位
1/(s·cm3)
功    能
具有臨界晶核尺寸出現機率
學    科
材料工程

形核率定義

形核率是指單位時間內單位體積形成新相的晶核數 [1] 

形核率影響因素

按照經典形核長大理論,相變是通過其有臨界大小的晶核形成及核的進一步長大來進行;形核率的大小將影響相變過程的速度 [1] 

形核率公式

從熱力學考慮,那些具有臨界晶核尺寸並能克服臨界晶核形成功ΔGk的微小體積,其出現的幾率為:
但要形成穩定的晶核,還必須有原子從液相中轉移到晶核表面上使之成長。
原子擴散晶核表面,需要克服能壘ΔGA(常稱為激活能),原子能克服能壘ΔGA的幾率為:
因此形核率N取決於這兩項的乘積,即:
式中,第一項是隨過冷度增加而急劇增加的,因為ΔGk與ΔT2成反比;而第二相中的激活能ΔGA對温度變化不敏感。因此,過冷度小的時候形核率受ΔGk形核功所控制,過冷度大時主要取決於ΔGA激活能 [2] 

形核率曲線圖

曲線如圖1所示 [3] 
圖1 圖1
參考資料
  • 1.    曲凱陽, 江億, QUKAI-YANG,等. 均質形核結冰隨機性及形核率的研究[J]. 物理學報, 2000, 49(11):002214-2219.
  • 2.    周榮鋒, 楊王玥, 孫祖慶,等. 碳、錳含量對低碳(錳)鋼過冷奧氏體形變過程中鐵素體形核率的影響[J]. 工程科學學報, 2005, 27(1):35-39.
  • 3.    石德珂.材料科學基礎.北京:機械工業出版社,1998:235-236