1.何谓热力学障碍和动力学障碍？凝固过程是如何克服这两个障碍的？

答：热力学能障——由被迫处于高自由能过渡状态下的界面原子所产生，能直接影响到体 系自由能的大小，界面自由能即属于这种情况。

动力学能障——由金属原子穿越界面过程所引起，原则上与驱动力的大小无关而仅取 决于界面的结构与性质，激活自由能即属于这种情况。

热力学能障对生核过程影响很大，动力学能障在晶体生长过程中则具有重要的作用。 液态金属凝固过程中必须克服热力学和动力学两个能障。

液态金属在成分、温度、能量上是不均匀的，即存在成分、相结构和能量三个起伏， 也正是这三个起伏才能克服凝固过程中的热力学能障和动力学能障，使凝固过程不断地进 行下去。凝固过程中产生的固－液界面使体系自由能增加，导致凝固过程不可能瞬时完成，也 不可能同时在很大约范围内进行，只能逐渐地形核生长，逐渐地克服两个能障，才能完成 液体到固体的转变。同时，界面的特征及形态又影响着晶体的形核和生长。也正是由于这 个原因，使高能态的界面范围尽量缩小，至凝固结束时成为范围很小的晶界。

9.什么叫临界晶核？它的物理意义及与过冷度的定量关系如何？

答：根据自由能与晶胚半径的变化关系，可以知道半径r<rk的晶胚不能成核；r>rk的晶胚才

有可能成核；而r＝rk的晶胚既可能消失，也可能稳定长大。因此，半径为“的晶胚称为临界晶核。（2）其物理意义是，过冷液体中涌现出来的短程有序的原子团，当其尺寸r≥rk时，这样的原子团便可成为晶核而长大。（3）临界晶核半径rk，其大小与过冷

rk

度有关，则有2 Tm1Lm T