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凝固與鑄造組織

多數純金屬以平滑圓弧的固液界面成長，而Si與Bi則容易被平坦的晶面（刻面）包圍而成長。作為說明此差異的指標，下列何者正確？

  1. A熔點越高的物質，界面原子越難移動，熔點超過約1000℃的物質都以刻面成長
  2. B熱導率越低的物質，潛熱越難從界面散出，局部過熱的面就成為刻面
  3. C熔化熵越大（ΔSf/R 大於約2）的物質，界面在原子尺度上越平坦，形成刻面
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正確答案：C. 熔化熵越大（ΔSf/R 大於約2）的物質，界面在原子尺度上越平坦，形成刻面

依Jackson的理論，界面的粗糙度由熔化熵除以氣體常數所得的 α ≈ ΔSf/R 決定。多數金屬的α約為1，界面在原子尺度上粗糙，原子在任何位置都能附著，因此只需微小的過冷就能連續成長（非刻面）。Si的α約為3.6，相當大，界面在原子尺度上平坦，原子只能附著在台階處，因此以被刻面包圍的形狀成長，需要較大的過冷。這不是由熔點高低決定，熔點約1540℃的鐵也是非刻面。熱導率也不是決定形狀的主要因素。Al-Si合金中的共晶Si呈板狀，也是因為Si以刻面成長。

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