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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 金属 » 交流互助 » 【讨论】哪位知道为什么FCC，BCC的枝晶的生长方向都是100？？
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gsinchina

新虫 (小有名气)

[交流] 【讨论】哪位知道为什么FCC，BCC的枝晶的生长方向都是100？？已有7人参与

书上写for cubic crystal是<100>，HCP是<1-100>,网上搜了搜，也没有确切的解释。
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1楼2010-12-09 19:58:03
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deng1027

铁杆木虫 (著名写手)
把问题写清楚咯 兄弟
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2楼2010-12-09 20:02:11
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gsinchina

新虫 (小有名气)
引用回帖:
Originally posted by deng1027 at 2010-12-09 20:02:11:
把问题写清楚咯 兄弟

不好意思，我重新写。
我看的是Porter的《Phase Transformations in Metals and Alloys》
P207页写的：
It is found experimentally that the dendrite arms are always in certain crystallographic directions:<100> in cubic metals,and <1-100>in hcp metals.

为什么枝晶会定向生长？
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3楼2010-12-09 20:12:07
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zhy25648537

新虫 (初入文坛)
★ ★
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caocao4735(金币+1):谢谢交流 2010-12-12 20:04:51
这样的结晶问题我问过，大家说是结晶时浓度梯度和温度梯度的影响
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4楼2010-12-11 21:52:28
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comma

专家顾问 (知名作家)

材料人
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
xucz(金币+1):鼓励参与讨论 2010-12-12 00:13:31
这是个很物理化学的问题，这个问题从晶体生长过程中原子堆垛的难易程度来考虑，一般都是低米勒指数的晶体学方向为主要生长方向。当然也与外界冷却条件有关。
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每天一小步也有新高度
5楼2010-12-11 22:17:59
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gsinchina

新虫 (小有名气)
还是不明白。不过谢谢回帖。
引用回帖:
Originally posted by comma at 2010-12-11 22:17:59:
这是个很物理化学的问题，这个问题从晶体生长过程中原子堆垛的难易程度来考虑，一般都是低米勒指数的晶体学方向为主要生长方向。当然也与外界冷却条件有关。

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6楼2010-12-12 19:30:25
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weathers

银虫 (小有名气)
★ ★ ★ ★ ★
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zhyq8767(金币+4): 感谢交流！欢迎多来金属版参与交流！ 2012-01-02 19:19:49
引用回帖:
1楼: Originally posted by gsinchina at 2010-12-09 19:58:03:
书上写for cubic crystal是<100>，HCP是<1-100>,网上搜了搜，也没有确切的解释。

我也考虑过这个问题。我目前的见解如下：

支晶沿<100>方向生长，其实质就是金属原子在{100}晶面上的持续不断的堆垛。
而{100}晶面的原子密排程度在fcc和bcc两种立方晶系中均在{111}{110}两个晶面之间。

我们拿fcc为例，{111}在三个面中为原子密度最高的面，表面能最低，在凝固的过程中最容易作为表面。我们设想一种理想状态，一个单晶的表面完全由{111}晶面组成，那么该单晶的最小晶体即为由（111）（11-1）（1-11）（1-1-1）（-111）（-11-1）（-1-11）（-1-1-1）这8个晶面组成的八面体。这个8面体由8个面，12个边和6个顶点组成。我们将分析该理想8面体在生长的时候最容易沿那个方向生长。

8个晶面均为密排面，均属于{111}晶面系，原子如果要在他的上面堆垛，生长方向为（111），密排面上原子的堆垛是困难的，因为密排面之间的距离是比其他晶面之间的距离要大，单个原子落在密排面上稳定进入晶格，系统增加的表面能较高，一般情况下是一层原子整个落在密排面上，形成台阶，液体原子再一个一个填满台阶，这样生长是非常慢的。所以直径不会优先在（111）方向上生长。

12个边是<110>，晶体沿次12个边长大，即是原子在{110}晶面上的堆垛，生长方向为<110>。{110}是fcc排列最稀疏的面，也就是说凝固的过程中，原子最容易降落在该面上与晶体稳定结合，该面也应该是生长最快的面。但是晶体在生长的过程中，面与面之间是相互限制的。比如在刚才我们想象的理想8面体中，试想在<110>边上向外增加一层原子，该边上增加的这一层原子将立即成为密排面{111}上可以生长的台阶，于是密排面{111}也会立刻增加一层，这样，露在外面的始终是12个边<110>，沿生长方向<110>的生长实际上导致了整个晶粒的长大。

6个顶点的坐标分别是<100><010><001><-100><0-10><00-1>，晶体沿这六个顶点生长的方向，即为<100>，沿该方向生长意味着原子在{100}晶面上的堆垛。
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7楼2012-01-02 18:25:26
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weathers

银虫 (小有名气)
★ ★
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zhyq8767(金币+1): 感谢交流 2012-01-04 11:48:24
还有一点想法，就是理论上原子在最稀疏面上的堆垛最容易，但是最稀疏面的生长严重的被密排面限制了。密排程度处于中间的（100）面的生长则被限制得没那么严重，所以支晶的生长方向为《100》方向。
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8楼2012-01-02 18:56:22
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luichanwei

金虫 (正式写手)
★
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楼主能分享这本《Phase Transformations in Metals and Alloys》吗？
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9楼2012-01-02 19:18:34
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csuxjl

铁杆木虫 (小有名气)
受教了各位！！
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10楼2012-01-04 11:43:39
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