핵성장과 균일핵생성,불균일핵생성 A+

소개글

신소재공학부
금속재료전공에서 배우는 핵이 성장하는 원리와
그 핵이 균일핵생성과 불균일핵생성이 되는 원리.

목차

◆ 균일핵생성
◆ 불균일핵생성
■ 결정핵 생성

본문내용

◆ 균일핵생성
J.H.Hollomon 및 P.Turnbull은 실험적으로나 이론적으로 액상이 어느정도 과냉되지 않으면 결정이 자발적으로 생성되지 않으며, 그 과냉도는 평형응고온도(°K)의 약 20%라고 발표하였다. 그러면 응고에는 왜 과냉이 필요한지 생각해 보자. 융액이 냉각되어 고체결정이 출현되면 융액과 결정사이에 고액계면이 형성된다. 이 계면 부근에 있는 원자는 고상이나 액상의 어느쪽에도 속할 수 없는 고상보다는 높고 액상보다는 낮은 에너지 상태에 있다. 응고가 진행된다는 것은 이 높은 에너지 상태의 양이 최소로 될때까지 진행하는 것으로 용액내에 결정핵이라 할 수 있는 안정된 원자의 집단이 자발적으로 발생하여 그것이 계속 성장하는 것을 응고라 할 수 있다.
지금 융체에 안정된 핵이 발생할 수 있는 조건이 갖추어지면 융체내에서 핵생성이 균질하게 일어나므로 이를 균질핵생성(homogeneous nucleation)이라 한다. 그러나 융해내에 불순입자가 존재하든가 또는 주형벽이 있으면 결정핵은 이들과 접한 곳에서 부터 우선적으로 생성되여 이를 불균질 핵생성(heterogeneous nucleation)이라 한다. 만일 순금속의 융액중에서 균질핵생성이 일어난다면 고상과 액상의 단위체적당의 자유에너지는 같을 것이다.
그러나 TM이하의 온도에서는 온도가 낮을수록 액상과 고상의 체적에너지의 차 ΔGV(=GL-Gs)는 커진다. 지금 미소한 반지름(r)의 고상이 될 수 있는 원자집단(cluster)이 용액중에 형성되었다면 식 (1-1)과 같은 ΔGV의 체적에너지가 감소한다.

참고 자료

없음