晶粒形成英文解释翻译、晶粒形成的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 grain formation

【化】 grain

form; engender; come into being; emerge; fashion; mould; pose; shape
【医】 formation
【经】 forms; shape

晶粒形成（Grain Formation）是材料科学中描述固态物质内部晶体结构发育过程的核心概念。在金属学领域，该过程指熔融金属冷却时，原子通过成核与生长机制形成具有规则排列的微观晶体结构单元。根据《材料科学基础》（冯端著）的阐述，这一过程包含三个关键阶段：

成核阶段：过冷熔体中随机形成晶核，其临界半径公式为： $$ r^* = frac{2gamma}{Delta G_v} $$ 式中γ为表面能，ΔGv为体积自由能差
择优生长：<热力学学报>指出，晶粒沿特定晶向(如面心立方金属的<100>方向)优先生长，形成树枝晶结构
晶界形成：不同取向晶粒接触时形成晶界，<金属学原理>（徐祖耀著）测得典型晶界能为0.5-1.0 J/m²

美国材料信息协会（ASM International）实验数据显示，工业纯铝的晶粒尺寸与冷却速率遵循Hall-Petch关系式： $$ sigma_y = sigma_0 + kd^{-1/2} $$ 其中σy为屈服强度，d为晶粒直径

该现象在半导体单晶生长（参考《晶体生长科学与技术》期刊）和金属增材制造（见《Nature Materials》2023年综述）领域具有重要应用价值。

晶粒的形成是材料结晶过程中晶核生成和晶体生长的综合结果，其过程可分为以下阶段：

形核阶段
在液态金属或固态基质中，原子通过热运动形成有序排列的微小晶核。这一过程的推动力主要来自体系自由能的降低，例如金属熔体冷却时产生的过冷度（低于理论结晶温度的实际温度差），或塑性变形储存的能量。形核率越高，最终形成的晶粒越细小。
晶体生长阶段
晶核形成后，周围原子/离子会不断附着在晶核表面，沿特定晶向规则排列并扩展。初期晶体可自由生长，但随着相邻晶粒接触，生长方向受阻，最终形成不规则外形的晶粒。此时晶粒之间通过晶界连接，晶界处的原子排列呈无序状态。
影响因素
- 过冷度：过冷度越大，形核率增加，晶粒细化
- 形核剂：加入异质颗粒可提供更多形核基底，促进晶粒细化
- 温度梯度：缓慢冷却有利于晶粒充分生长，快速冷却则限制晶粒尺寸
特殊机制
在固态材料中，还可能发生二次再结晶：少数大晶粒通过晶界迁移吞噬周围小晶粒，形成异常粗大晶粒，这种现象常见于高温热处理过程。

晶粒形成直接影响材料的力学性能，例如细晶强化效应（Hall-Petch关系）表明晶粒越细小，材料强度越高。工业生产中常通过控制冷却速度、添加合金元素等方法调控晶粒尺寸。