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刚玉晶体生长速度

晶核生成速度和晶体生长速度

结晶动力学研究表明,晶体形成决定于晶核生成速度和晶体生长速度,它们在熔体冷却的开始时和冷凝终结时均为零,在这两时间间隔中某一温度下各有速度的最大值。也就是说,晶核生成速度最大值和晶体生长速度最大值所对应的温度是不同的。晶体生长速度曲线的峰值移向较低温度,晶核生成速度曲线的峰值接近于该晶体的熔点,如图2-13所示。结晶过程最理想的温度范围是上述这两个最大值所对应的温度区间。

在结晶时,晶核生成和晶体生长是同时进行的。它们的速度决定了物质的结晶倾向,又称“物质的结晶能力”。熔融石英的结晶倾向最小,因而趋于高度过冷而成玻璃体。刚玉具有很大的结晶能力,不在特殊的温度和压力下,不能成为玻璃体。

晶体的大小将依赖晶核生成速度与晶体生长速度的比例。如果晶核生成速度较晶体生长速度小,就会形成尺寸大而不均匀的晶体。反之,如果晶核生成速度较晶体生长速度大,就会形成尺寸小而均匀的晶体。相比而言,晶体生长速度对晶体形状和尺寸大小的影响尤为显著。

对刚玉这种结晶能力大的物质,过冷会使晶核生成速度比晶体生长速度增加得更快。所以,刚玉熔体的冷却速度加快,会造成晶体尺寸小、形状不好。相反,缓慢生长的晶体结构较完善。

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