均匀形核和非均匀形核的异同

均匀形核和非均匀形核的异同

相同点

形核的驱动力和阻力相同
临界晶核半径相等
形成临界晶核需要形核功
结构起伏和能量起伏是形核的基础
形核需要一个临界过冷度
形核率在达到极大值之前，随过冷度增大而增加。 

不同点
与均匀形核相比，非均匀形核的特点： 

非均匀形核与固体杂质接触，减少了表面自由能的增加
非均匀形核的晶核体积小，形核功小，形核所需结构起伏和能量起伏就小；形核容易，临界过冷度小；
非均匀形核时晶核形状和体积由临界晶核半径和接触角共同决定；临界晶核半径相同时，接触角越小，晶核体积越小，形核越容易；
非均匀形核的形核率随过冷度增大而增加

定义均匀形核：新相晶核是在母相中均匀地生成，即晶核由液相中的一些原子团直接形成，不受杂质粒子或外表面的影响。
非均匀成核：是指体系在外来质点，容器壁或原有晶体表面上形成的核。在此类体系中，成核几率在空间各点不同，由于模型内模型壁和杂质颗粒的作用，原子依附在其上而形核，进而降低了过冷度，使形核更加容易。自然界中的雨雪冰雹等的形成都属于非均匀成核。
晶体缺陷对形核作用

空位
空位可通过加速扩散过程或释放自身能量提供形核驱动力而促进形核。此外，空位群亦可凝聚成位错而促进形核。
位错
位错可通过多种形式促进形核：
①新相在位错线上形核，可借形核处位错线消失时所释放出来的能量作为相变驱动力，以降低形核功；
②新相形核时位错并不消失，而是依附于新相界面上构成半共格界面上的位错部分，以补偿错配，从而降低应变能，使形核功降低；
③溶质原子在位错线上偏聚（形成柯氏气氛），使溶质含量增高，便于满足新相形成时所需的成分条件，使新相晶核易于形成；
④位错线可作为扩散的短路通道，降低扩散激活能，从而加速形核过程；
⑤位错可分解形成由两个分位错与其问的层错组成的扩散位错，使其层错部分作为新相的核胚而有利于形核。
晶界
大角晶界具有高的界面能，在晶界形核时可使界面能释放出来作为相变驱动力，以降低形核功。因此，固态相变时，晶界往往是形核的重要基地。晶界形核时，新相与母相的某一个晶粒有可能形成共格或半共格界面，以降低界面能，减少形核功。这时共格的一侧往往呈平直界面，新相与母相间具有一定的取向关系。但大角晶界两侧的晶粒通常无对称关系，故晶核一般不可能同时与两侧晶粒都保持共格关系，而是一侧为共格，另一侧为非共格。为了降低界面能，非共格一侧往往呈球冠形。

相同点 1）形核的驱动力和阻力相同； 2）临界晶核半径相等； 3）形成临界晶核需要形核功； 4）结构起伏和能量起伏是形核的基础； 5）形核需要一个临界过冷度； 6）形核率在达到极大值之前，随过冷度增大而增加。
不同点：
与均匀形核相比，非均匀形核的特点： 1）非均匀形核与固体杂质接触，减少了表面自由能的增加； 2）非均匀形核的晶核体积小，形核功小，形核所需结构起伏和能量起伏就小；形核容易，临界过冷度小； 3）非均匀形核时晶核形状和体积由临界晶核半径和接触角共同决定；临界晶核半径相同时，接触角越小，晶核体积越小，形核越容易； 4）非均匀形核的形核率随过冷度增大而增加