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基于Wenzel模型的粗糙界面异质形核分析
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG146.21[金属学及工艺—金属材料;一般工业技术—材料科学与工程;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:50901061 50771083); 凝固技术国家重点实验室基金(批准号:02-TZ-2008 36-TP-2009)资助的课题
中文摘要:

异质形核是形核发生的主要形式.经典形核理论对基底界面作了理想化平面假设,然而实际异质形核体系中理想平直的固体界面是不存在的,这导致了异质形核描述与实际情况的偏差.考察了固相晶胚在非平整界面上的异质形核过程,基于Wenzel润湿模型,分析了非理想界面的粗糙度因子对固相晶胚形核功的影响规律.结果表明:当基底与晶核之间的本征润湿角小于90°时,基底界面越粗糙越有利于形核;本征润湿角大于90°时,基底界面越粗糙越不利于形核.同时,游离晶胚在基底上润湿是球冠晶胚形成的重要途径,粗糙界面润湿过程中界面自由能的变化会对形核产生重要影响.

英文摘要:

Heterogeneous nucleation plays an important part in the solidification process.In order to describe the effects of the substrate surface on the heterogeneous nucleation,an idealized planar interface between the nucleus and the substrate is assumed in the consideration of the classical nucleation theory,but this may lead to the deviation of the experimental results from the theoretical predictions,since there is no idealized planar surface on any actual substrate.The heterogeneous nucleation procedure of solid phase on rough substrate surface is investigated,and the effect of the roughness factor of the substrate on nucleation energy is analyzed based on the Wenzel wetting model.The results show that when the intrinsic contact angle between the substrate and the nucleus in the base phase is less than 90°,higher roughness of the substrate surface makes it easier to induce heterogeneous nucleation;when intrinsic contact angle is greater than 90°,higher roughness would restrict the nucleation on the substrate surface.Meanwhile,attaching and wetting drift embryos on the substrate play an important part in the formation of effective nucleus on the substrate,while the change of interfacial free energy in the wetting process of the embryos on the rough substrate surface has an important effect on heterogeneous nucleation behaviors.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876