相變態與動力學

均質成核(homogeneous nucleation)

想像一杯完全乾淨的純水,沒有灰塵、沒有刮痕:冰只能靠水本身的隨機晃動,碰運氣湊在一起才能起頭。均質成核就是新相在母相中均勻地、各處一樣地形成,完全不靠任何外來表面幫忙。

因為每顆微小核的整個表面都得從零造起,能障 deltaG* 很大。只有在很大的過冷度下、deltaGv 強烈為負時,這個能障才變得可跨越。以純金屬而言,從熔液均質成核出固體通常需要好幾百度的過冷(例如純鐵約低於熔點 295 度 C、純鎳約 319 度 C),遠遠超過你在鑄造廠裡見到的程度。

真正的均質成核幾乎從不主導真實的凝固或固態相變,因為真實材料充滿雜質、界面與容器壁,這些都提供更容易的異質位置。均質成核主要作為一條乾淨的理論基準,用來衡量比較容易的異質情況。

極乾淨的微小液態金屬液滴,可以被過冷好幾百度才均質凝固,這是一個實驗室裡的奇特現象,揭示了真正的成核能障有多大。

能障極大;沒有幫忙時,只有巨大的過冷才能跨越它。

均質成核多半是一種理想化;若假設它主導真實鑄件,會預測出遠遠過大的過冷度。

又称
均勻成核