带你走进金属材料的微观世界-金属的结晶

研究晶体结构的意义如下：

1.金属冶炼 ，铸造，焊接的过程都存在结晶过程

2. 揭示物质微观结构和性质：晶体结构的研究可以揭示物质的微观结构和性质，为理解物体的宏观性质提供基础。例如，通过对金属晶体结构的研究可以深入探究金属的导电、加工性等性质。

3. 指导新材料的设计和合成：晶体结构与材料的性质密切相关，对于新材料的设计与合成，晶体结构的研究是不可或缺的。通过对晶体结构的分析，可以进一步探究材料的物理化学性质，并验证其在应用中的性能。

二.金属结晶的微观过程

相变：物质由一个相转变为另一个相的过程称为相变。结晶过程是相变过程：液相→固相。

金属结晶过程其实就是晶核的形成和长大的过程

晶粒结晶的形成过程大致如下（如图）：

(1) 将液态金属冷却到熔点以下的某个温度并保温;

(2) 经孕育期后, 从液态中先生长出第一批晶核；

(3) 在原晶核不断长大的同时，新的晶核也在产生；

(4) 晶核长大变成晶粒, 液态金属的含量越来越少；

(5) 长大的晶粒彼此相遇；当所有晶粒相遇时，液态 金属耗尽，结晶完毕，从而变成了固态。

纯金属结晶过程示意图

晶核的形成方式：形核有两种方式，即均匀形核和非均匀形核。

由液体中排列规则的原子团形成晶核称均匀形核；以液体中存在的固态杂质为核心形核称非均匀形核。

晶核的长大方式

晶核的长大方式有两种，即均匀长大和树枝状长大。实际金属结晶主要以树枝状长大。这是由于存在负温度梯度，且晶核棱角处的散热条件好，生长快，先形成一次轴，一次轴又会产生二次轴，树枝间最后被填充。

铸锭中的等轴晶和柱状晶

冰糖

食用盐

雪花