晶核生成速度和晶體生長速度

結晶動力學研究表明，晶體形成決定于晶核生成速度和晶體生長速度，它們在熔體冷卻的開始時和冷凝終結時均為零，在這兩時間間隔中某一溫度下各有速度的最大值。也就是說，晶核生成速度最大值和晶體生長速度最大值所對應的溫度是不同的。晶體生長速度曲線的峰值移向較低溫度，晶核生成速度曲線的峰值接近于該晶體的熔點，如圖2-13所示。結晶過程最理想的溫度范圍是上述這兩個最大值所對應的溫度區間。

在結晶時，晶核生成和晶體生長是同時進行的。它們的速度決定了物質的結晶傾向，又稱“物質的結晶能力”。熔融石英的結晶傾向最小，因而趨于高度過冷而成玻璃體。剛玉具有很大的結晶能力，不在特殊的溫度和壓力下，不能成為玻璃體。

晶體的大小將依賴晶核生成速度與晶體生長速度的比例。如果晶核生成速度較晶體生長速度小，就會形成尺寸大而不均勻的晶體。反之，如果晶核生成速度較晶體生長速度大，就會形成尺寸小而均勻的晶體。相比而言，晶體生長速度對晶體形狀和尺寸大小的影響尤為顯著。

對剛玉這種結晶能力大的物質，過冷會使晶核生成速度比晶體生長速度增加得更快。所以，剛玉熔體的冷卻速度加快，會造成晶體尺寸小、形狀不好。相反，緩慢生長的晶體結構較完善。