研究晶体结构的意义：

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。

六.晶核长大规律

1.晶核长大的条件

晶核长大的充分必要条件是液相必须过冷，而且液相温度必须足够高。

液相达到过冷却状态。这可以通过增加溶质的浓度或降低温度来实现，是晶体生长的关键条件。

没有必要的温度，原子的扩散和迁移就不能进行。

2.晶核长大的机理

（1）光滑界面和粗糙界面

按原子尺度，把固液界面的构造分为粗糙界面和光滑界面两类。

光滑界面之上是液相，以下为固相，固相的表面为基本完整的原子密排面，液-固两相截然分开，所以从微观上看是光滑的，但在宏观上往往由不同位向的小平面所组成，故成折线状，这类界面也称小平面界面。

粗糙界面从微观来看是高低不平的，存在几个原子层厚度的过渡层，在过渡层中大约有约为半数的位置为固相原子所占据。但由于过渡层很薄，因此从宏观上看界面平直，不出现曲折的小平面

（3）连续长大——具有粗糙界面的晶体

在粗糙界面上，液相原子可以连续、垂直地向界面添加，界面的性质永远不会改变，从而使界面迅速的向液相推移，这种长大方式称为垂直长大方式，

其长大速度较快，与ΔT成正比，大多数金属晶体均以这种方式长大，长大速率和过冷度关系如图5所示。

（4）二维晶核长大——具有光滑界面的晶体

当固液界面为光滑界面时，晶体长大只能依靠二维晶核，二维晶核是指定大小的单分子或单原子的平面薄层。若界面为光滑界面，二维晶核在相界面上形成后,液相原子沿着二维晶核侧边所形成的台阶不断地附着上去，使此薄层很快扩展而铺满整个表面，这时生长中断，需在此界面上再形成二维晶核，又很快地长满一层,如此反复进行。

因此晶核长大随时间是不连续的，平均长大速率由下式决定：Vg = K2 e-B/ΔT

式中K2和B均为常数。当∆Tk很小时，Vg非常小，这是因为二维形核功非常大。二维晶核也必须达到一定的临界尺寸后才能进一步长大扩展。

（5）借螺位错长大

实际金属都不是理想晶体，内部存在着各种缺陷。在实际晶体光滑界面上若存在螺型位错时，垂直于位错线的表面呈现螺旋形台阶，且不会消失。因为原子很容易填充台阶，而当一个面的台阶备原子进入后，又出现螺旋台阶。在最接近位错线处，只需要加入少量原子就可以完成一周，而离位错线较远处需要较多的原子加入。这样就使晶体表面呈现由螺旋形台阶形成的圈线。

这三种长大机制中长大速率和过冷度的关系可由图表示。

3.长大条件

金属晶核的长大方式主要有两种，分别是平面长大和树枝状长大。

平面长大发生在较慢的冷却速度下，金属晶体通过表面向前平行推移的方式长大，不同晶面在垂直方向上的长大速度不同。

而树枝状长大则发生在较快的冷却速度下，晶体的棱角和棱边散热条件比面上优越，导致长大较快，形成伸入液体中的晶枝。这两种长大方式受到温度梯度的影响，正温度梯度下倾向于平面生长，形成等轴晶；负温度梯度下则倾向于树枝状生长，形成枝状晶。

负温度梯度：液相中的温度随至界面距离的增加而降低的温度分布状况。