结晶现象：宏观与微观特征及其影响因素分析

# 结晶现象
- 宏观现象
  - 过冷度
    - 定义
      - ΔT = T_m - T_n
    - 影响
      - 对结晶行为的影响
  - 恒温结晶
    - 特征
      - dG/dt = 0
    - 应用
      - 工业结晶过程
  - 结晶类型
    - 平衡结晶
      - 条件：1.7T_m < G_s < 6L
    - 稳定结晶
      - 条件：2.7T_m < T_n < 6L < G_s
    - 不稳定结晶
      - 条件：ΔG = G_s - G_L < 0
    - 能量变化
      - ΔG_v ∝ ΔT
- 影响因素
  - 金属的纯度
    - 纯度与晶体质量关系
  - 冷却速度
    - 冷却速度对晶体形态的影响
  - 结晶面
    - 在000面结晶的优越性
  - 结晶方向
    - 结晶方向对性质的影响
- 微观现象
  - 形核
    - 形核数
    - 长大
      - 形核与生长的同时性
  - 结构特征
    - 结构起伏
      - 晶粒结构特性
      - 结构形状变化
- 晶体形成
  - 均质形核
    - 定义
      - 液态金属中各处形核概率相同
    - 能量变化
      - ΔG = ΔG_v + ΔG_s
        - ΔG_v：体积自由能变化
        - ΔG_s：表面自由能变化
    - 临界形核半径
      - r_k ∝ 1/ΔT
      - ΔG_k ∝ 1/ΔT^2
    - 能量条件
      - 克服能量势垒的必要性
    - 形核率影响
      - 受N_1和N_2影响
  - 非均质形核
    - 定义
      - 不同基底或优先形核点
    - 形核时川崎因子
      - ΔG = ΔG_v + ΔG_s
      - r_k = r_k^*
      - ΔG_k < ΔG_{kp}
    - 形核率
      - 受θ影响，θ = 180°时ΔG_k = 0
  - 形核率的影响因素
    - 温度差（ΔT）
    - 固态杂质
      - 固态杂质与晶体结构相同影响
  - 晶体生长
    - 固液界面结构
      - 光滑与粗糙界面
    - 界面能的影响
      - 二维晶核生长
      - 螺旋位错生长
    - 生长机制
      - 连续长大（垂直生长方式）
- 温度梯度
  - 定义
    - 温度梯度∇T与变化规律ΔT
  - 负温度梯度
    - 表现
      - X↑ T↓
  - 长大形态
    - 正温度梯度下的形态控制
  - 界面特征
    - 控制晶体界面的几何形状
  - 晶体界面
    - 平面生长特性
- 负温度梯度
  - 定义
    - 控制晶体生长的机制
- 生长速度
  - 定义
    - G值驱动生长速度
- 晶粒大小的控制
  - 定义
    - 单位面积或体积的平均晶粒数
  - 级别
    - 1-4级（细、中、粗、超粗）
  - 影响因素
    - 过冷度控制
      - ΔT↑，晶粒↓
    - 冷却速度影响
      - ΔT大，晶粒小
    - 搅拌与振动
      - 对晶粒形态的影响