晶核生成速度和晶體生長(zhǎng)速度

結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究表明，晶體形成決定于晶核生成速度和晶體生長(zhǎng)速度，它們?cè)谌垠w冷卻的開(kāi)始時(shí)和冷凝終結(jié)時(shí)均為零，在這兩時(shí)間間隔中某一溫度下各有速度的最大值。也就是說(shuō)，晶核生成速度最大值和晶體生長(zhǎng)速度最大值所對(duì)應(yīng)的溫度是不同的。晶體生長(zhǎng)速度曲線的峰值移向較低溫度，晶核生成速度曲線的峰值接近于該晶體的熔點(diǎn)，如圖2-13所示。結(jié)晶過(guò)程最理想的溫度范圍是上述這兩個(gè)最大值所對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間。

在結(jié)晶時(shí)，晶核生成和晶體生長(zhǎng)是同時(shí)進(jìn)行的。它們的速度決定了物質(zhì)的結(jié)晶傾向，又稱(chēng)“物質(zhì)的結(jié)晶能力”。熔融石英的結(jié)晶傾向最小，因而趨于高度過(guò)冷而成玻璃體。剛玉具有很大的結(jié)晶能力，不在特殊的溫度和壓力下，不能成為玻璃體。

晶體的大小將依賴(lài)晶核生成速度與晶體生長(zhǎng)速度的比例。如果晶核生成速度較晶體生長(zhǎng)速度小，就會(huì)形成尺寸大而不均勻的晶體。反之，如果晶核生成速度較晶體生長(zhǎng)速度大，就會(huì)形成尺寸小而均勻的晶體。相比而言，晶體生長(zhǎng)速度對(duì)晶體形狀和尺寸大小的影響尤為顯著。

對(duì)剛玉這種結(jié)晶能力大的物質(zhì)，過(guò)冷會(huì)使晶核生成速度比晶體生長(zhǎng)速度增加得更快。所以，剛玉熔體的冷卻速度加快，會(huì)造成晶體尺寸小、形狀不好。相反，緩慢生長(zhǎng)的晶體結(jié)構(gòu)較完善。