晶粒形成英文解釋翻譯、晶粒形成的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 grain formation

【化】 grain

form; engender; come into being; emerge; fashion; mould; pose; shape
【醫】 formation
【經】 forms; shape

晶粒形成（Grain Formation）是材料科學中描述固态物質内部晶體結構發育過程的核心概念。在金屬學領域，該過程指熔融金屬冷卻時，原子通過成核與生長機制形成具有規則排列的微觀晶體結構單元。根據《材料科學基礎》（馮端著）的闡述，這一過程包含三個關鍵階段：

成核階段：過冷熔體中隨機形成晶核，其臨界半徑公式為： $$ r^* = frac{2gamma}{Delta G_v} $$ 式中γ為表面能，ΔGv為體積自由能差
擇優生長：<熱力學學報>指出，晶粒沿特定晶向(如面心立方金屬的<100>方向)優先生長，形成樹枝晶結構
晶界形成：不同取向晶粒接觸時形成晶界，<金屬學原理>（徐祖耀著）測得典型晶界能為0.5-1.0 J/m²

美國材料信息協會（ASM International）實驗數據顯示，工業純鋁的晶粒尺寸與冷卻速率遵循Hall-Petch關系式： $$ sigma_y = sigma_0 + kd^{-1/2} $$ 其中σy為屈服強度，d為晶粒直徑

該現象在半導體單晶生長（參考《晶體生長科學與技術》期刊）和金屬增材制造（見《Nature Materials》2023年綜述）領域具有重要應用價值。

晶粒的形成是材料結晶過程中晶核生成和晶體生長的綜合結果，其過程可分為以下階段：

形核階段
在液态金屬或固态基質中，原子通過熱運動形成有序排列的微小晶核。這一過程的推動力主要來自體系自由能的降低，例如金屬熔體冷卻時産生的過冷度（低于理論結晶溫度的實際溫度差），或塑性變形儲存的能量。形核率越高，最終形成的晶粒越細小。
晶體生長階段
晶核形成後，周圍原子/離子會不斷附着在晶核表面，沿特定晶向規則排列并擴展。初期晶體可自由生長，但隨着相鄰晶粒接觸，生長方向受阻，最終形成不規則外形的晶粒。此時晶粒之間通過晶界連接，晶界處的原子排列呈無序狀态。
影響因素
- 過冷度：過冷度越大，形核率增加，晶粒細化
- 形核劑：加入異質顆粒可提供更多形核基底，促進晶粒細化
- 溫度梯度：緩慢冷卻有利于晶粒充分生長，快速冷卻則限制晶粒尺寸
特殊機制
在固态材料中，還可能發生二次再結晶：少數大晶粒通過晶界遷移吞噬周圍小晶粒，形成異常粗大晶粒，這種現象常見于高溫熱處理過程。

晶粒形成直接影響材料的力學性能，例如細晶強化效應（Hall-Petch關系）表明晶粒越細小，材料強度越高。工業生産中常通過控制冷卻速度、添加合金元素等方法調控晶粒尺寸。