晶核生成速度和晶體生長(cháng)速度

結晶動(dòng)力學(xué)研究表明，晶體形成決定于晶核生成速度和晶體生長(cháng)速度，它們在熔體冷卻的開(kāi)始時(shí)和冷凝終結時(shí)均為零，在這兩時(shí)間間隔中某一溫度下各有速度的最大值。也就是說(shuō)，晶核生成速度最大值和晶體生長(cháng)速度最大值所對應的溫度是不同的。晶體生長(cháng)速度曲線(xiàn)的峰值移向較低溫度，晶核生成速度曲線(xiàn)的峰值接近于該晶體的熔點(diǎn)，如圖2-13所示。結晶過(guò)程最理想的溫度范圍是上述這兩個(gè)最大值所對應的溫度區間。

在結晶時(shí)，晶核生成和晶體生長(cháng)是同時(shí)進(jìn)行的。它們的速度決定了物質(zhì)的結晶傾向，又稱(chēng)“物質(zhì)的結晶能力”。熔融石英的結晶傾向最小，因而趨于高度過(guò)冷而成玻璃體。剛玉具有很大的結晶能力，不在特殊的溫度和壓力下，不能成為玻璃體。

晶體的大小將依賴(lài)晶核生成速度與晶體生長(cháng)速度的比例。如果晶核生成速度較晶體生長(cháng)速度小，就會(huì )形成尺寸大而不均勻的晶體。反之，如果晶核生成速度較晶體生長(cháng)速度大，就會(huì )形成尺寸小而均勻的晶體。相比而言，晶體生長(cháng)速度對晶體形狀和尺寸大小的影響尤為顯著(zhù)。

對剛玉這種結晶能力大的物質(zhì)，過(guò)冷會(huì )使晶核生成速度比晶體生長(cháng)速度增加得更快。所以，剛玉熔體的冷卻速度加快，會(huì )造成晶體尺寸小、形狀不好。相反，緩慢生長(cháng)的晶體結構較完善。