晶体形核的实验研究：金属与胶体

结晶是最重要的一级相变之一。在金属和合金的情况下，液相是材料生产的母相。结晶过程的条件控制着凝固后材料的化学和物理性质。形核引发液体的结晶。它选择晶体相，无论是稳定相还是亚稳相。因此，对其的详细了解对于材料设计是必不可少的。我们介绍了用于金属和合金形核研究的无容器处理技术。我们展示了这些方法在稳定固体的晶体形核方面的能力，特别是在极端过冷条件下亚稳固体晶体形核研究方面的能力。这涉及异质形核与均质形核以及非平衡条件的问题。结果在经典形核理论内进行分析，其中均质形核的激活能取决于界面能和固液两相吉布斯自由能的差值。界面能充当形核过程的势垒。在金属情况下，其实验测定是困难的。因此，在本文的第二部分，我们探索使用胶体悬浮液作为结晶过程的模型。它们的形核过程通过光学技术和利用高强度同步辐射的超小角 X 射线衍射进行原位观察。这使得能够明确区分均质形核和异质形核，以及测定固液界面的界面自由能。我们的结果用于构建胶体的 Turnbull 图，并将其与金属的 Turnbull 图进行关联讨论，支持了胶体是研究晶体形核的有用模型系统的假设。