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第3章材料合成与制备的环境参量.pptx
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第3章材料合成与制备的环境参量.pptx
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1
05/08/2022/
07:10:19 AM
第三章 材料合成与制备的环境参量
材料合成与制备是在一定环境中进行的。环
境参量,如温度、压强、气氛、重力等,对
于材料合成与制备有着巨大的甚至是决定性
的影响。
认识这些影响,并且人为地调控各种环境参
数,是材料合成与制备的重要环节,也是材
料合成与制备科学的主要研究对象之一。
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05/08/2022/
07:10:19 AM
3.1 温度
温度表征物体的冷热程
度。
温度也是分子平均动能
的度量。
其中: T 为温度, k 为玻尔兹曼常数, 为理想气体分子的平均动能。
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05/08/2022/
07:10:19 AM
材料合成与制备中温度是关键的可调控参量
晶体熔化过程中,从有序的晶格出发,原子的
挪动不仅使晶格坐位上的原子发生重新排列,而且导
致了晶格的彻底瓦解。
高温下的晶体,虽然存在不规则的热运动,但
原子仍停留在晶格的坐位附近。转变为液态,晶格已
经不复存在,原子的位置分布是无规的,体现了位置
无序性,而且原子并不定局域于某个特定的位置上。
例:熔体制备晶体或玻璃( 1 )
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例:熔体制备晶体或玻璃( 2 )
在固相到液相的相变过程中:
当液体冷却到熔点 Tm 时,并不会立即凝固或结晶,
而是先以过冷液体的形式存在于熔点之下。
新的晶相形成,首先要经过成核阶段,即在局部
形成小块晶核。由于晶核尺寸很小,表面能将占很大
的比例,因而将形成能量的壁垒。因此,在熔点之上,
成核是不可能实现的。
只有当温度下降至熔点以下,即存在一定的过冷度 时,成核的
几率才大于零。
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07:10:19 AM
例:熔体制备晶体或玻璃( 3 )
晶核形成后,晶核的长大就主要依靠原子的扩散过
程。
因此,结晶的速率既和成核的几率有关,又和长大
的速率有关。前者取决于过冷度的大小,后者则取
决于温度的高低。
如果从液相冷却下来的速率足够快的话,过冷液相
就将避免结晶而形成玻璃态。
结晶与形成玻璃态,均取决于温度和降温速率。
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