固態(tài)相變?cè)砜荚囋囶}答案

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1、固態(tài)相變?cè)砜荚囋囶}一、(20分)1、試對(duì)固態(tài)相變地相變阻力進(jìn)行分析固態(tài)相變阻力包括界面能和應(yīng)變能,這是由于發(fā)生相變時(shí)形成新界面,比容不同都需要消耗能量.（1）界面能：是指形成單位面積地界面時(shí),系統(tǒng)地赫姆霍茨自由能地變化值.與大小和化學(xué)鍵地?cái)?shù)目、強(qiáng)度有關(guān).共格界面地化學(xué)鍵數(shù)目、強(qiáng)度沒(méi)有發(fā)生大地變化,最小；半共格界面產(chǎn)生錯(cuò)配位錯(cuò),化學(xué)鍵發(fā)生變化,次之；非共格界面化學(xué)鍵破壞最厲害,最大.（2）應(yīng)變能①錯(cuò)配度引起地應(yīng)變能（共格應(yīng)變能）：共格界面由錯(cuò)配度引起地應(yīng)變能最大,半共格界面次之,非共格界面最小.②比容差引起地應(yīng)變能（體積應(yīng)變能）：和新相地形狀有關(guān),,球狀由于比容差引起地應(yīng)變能最大,針

2、狀次之,片狀最小.2、分析晶體缺陷對(duì)固態(tài)相變中新相形核地作用固相中存在各種晶體缺陷,如空位、位錯(cuò)、層錯(cuò)、晶界等,如果在晶體缺陷處形核,隨著核地形成,缺陷將消失,缺陷地能量將給出一供形核需要,使臨界形核功下降,故缺陷促進(jìn)形核.（1）空位：過(guò)飽和空位聚集,崩塌形成位錯(cuò),能量釋放而促進(jìn)形核,空位有利于擴(kuò)散,有利于形核.（2）位錯(cuò)：①形成新相,位錯(cuò)線消失,會(huì)釋放能量,促進(jìn)形核②位錯(cuò)線不消失,依附在界面上,變成半共格界面,減少應(yīng)變能.③位錯(cuò)線附近溶質(zhì)原子易偏聚,形成濃度起伏,利于形核.④位錯(cuò)是快速擴(kuò)散地通道.⑤位錯(cuò)分解為不全位錯(cuò)和層錯(cuò),有利于形核.Aaromon總結(jié)：刃型位錯(cuò)比螺型位錯(cuò)更利于形

3、核；較大柏氏矢量地位錯(cuò)更容易形核；位錯(cuò)可纏繞,割階處形核；單獨(dú)位錯(cuò)比亞晶界上位錯(cuò)易于形核；位錯(cuò)影響形核,易在某些慣習(xí)面上形成.（3）晶界：晶界上易形核,減小晶界面積,降低形核界面能二、(20分)已知調(diào)幅分解1、試分析發(fā)生調(diào)幅分解地條件只有當(dāng)R（λ）＞0,振幅才能隨時(shí)間地增長(zhǎng)而增加,即發(fā)生調(diào)幅分解,要使R（λ）＞0,得且.令R（λ）=0得λc—臨界波長(zhǎng),則λ＜λc時(shí),偏聚團(tuán)間距小,梯度項(xiàng)很大,R（λ）＞0,不能發(fā)生；λ＞λc時(shí),隨著波長(zhǎng)增加,下降,易滿足,可忽略梯度項(xiàng),調(diào)幅分解能發(fā)生.2、說(shuō)明調(diào)幅分解地化學(xué)拐點(diǎn)和共格拐點(diǎn),并畫(huà)出化學(xué)拐點(diǎn)、共格拐點(diǎn)和平衡成分點(diǎn)在溫度——成分坐標(biāo)中地變化軌

4、跡化學(xué)拐點(diǎn)：當(dāng)G”=0時(shí).即為調(diào)幅分解地化學(xué)拐點(diǎn)；共格拐點(diǎn)：當(dāng)G”+2η2Y=0時(shí)為共格拐點(diǎn),與化學(xué)拐點(diǎn)相比共格拐點(diǎn)地濃度范圍變窄了,溫度范圍也降低了.3、請(qǐng)說(shuō)明調(diào)幅分解與形核長(zhǎng)大型相變地區(qū)別調(diào)幅分解與形核長(zhǎng)大型相變地區(qū)別調(diào)幅分解形核長(zhǎng)大型變形成分連續(xù)變化,最后達(dá)到平衡始終保持平衡,不隨時(shí)間變化相界面開(kāi)始無(wú)明顯相界面,最后才變明顯始終都有明顯地相界面組織形態(tài)兩相大小分布規(guī)則,組織均勻,不呈球狀大小不一,分布混亂,常呈球狀,組織均勻性差結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與母相一致,成分與母相不同結(jié)構(gòu)、成分均不同三、(20分)1、闡明建立馬氏體相變晶體學(xué)表象理論地實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和基本原理（1）實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)①在宏觀范圍內(nèi),慣

5、習(xí)面是不應(yīng)變面（不轉(zhuǎn)變、不畸變）；②在宏觀范圍內(nèi),馬氏體中地形狀變形是一個(gè)不變平面應(yīng)變；③慣習(xí)面位向有一定地分散度（指不同片、不同成分地馬氏體）；④在微觀范圍內(nèi),馬氏體地變形不均勻,內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻,有亞結(jié)構(gòu)存在（片狀馬氏體為孿晶,板條馬氏體為位錯(cuò)）.（2）基本原理在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,提出了馬氏體晶體學(xué)表象理論,指出馬氏體相變時(shí)所發(fā)生地整個(gè)宏觀應(yīng)變應(yīng)是下面三種應(yīng)變地綜合：①發(fā)生點(diǎn)陣應(yīng)變（Bain應(yīng)變）,形成馬氏體新相地點(diǎn)陣結(jié)構(gòu).但是Bain應(yīng)變不存在不變平面,不變長(zhǎng)度地矢量是在圓錐上,所以要進(jìn)行點(diǎn)陣不變切變.②簡(jiǎn)單切邊,點(diǎn)陣不變非均勻切變,在馬氏體內(nèi)發(fā)生微區(qū)域變形,不改變點(diǎn)陣類型,只改變形狀

6、,通過(guò)滑移、孿生形成無(wú)畸變面.③剛體轉(zhuǎn)動(dòng),①②得到地?zé)o畸變地平面轉(zhuǎn)回到原來(lái)地位置去,得到不畸變、不轉(zhuǎn)動(dòng)地平面.用W-R-L理論來(lái)表示：P1=RPB,P1為不變平面應(yīng)變地形狀變形,B為Bain應(yīng)變、用主軸應(yīng)變來(lái)表示,R為剛體轉(zhuǎn)動(dòng)、可以用矩陣來(lái)表示,P為簡(jiǎn)單應(yīng)變.2、闡明馬氏體相變熱力學(xué)地基本設(shè)想和表達(dá)式地意義答：基本設(shè)想：馬氏體相變先在奧氏體中形成同成分地體心核胚,然后體心核胚再轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體M.所以馬氏體相變自由能表達(dá)式為：,式中：①表示奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體地自由能差.,此時(shí)溫度為Ms溫度.②表示母相中形成同成分地體心核胚時(shí)地自由能變化,定義為T(mén)0溫度γ與α地平衡溫度,,為T(mén)

7、生核胚地溫度.③表示體心核胚轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體M而引起地自由能變化.消耗于以下幾個(gè)方面：切變能（進(jìn)行不變平面切變、改變晶體結(jié)構(gòu)和形狀地能量）；協(xié)作形變能（周圍地奧氏體產(chǎn)生形變地能量）；膨脹應(yīng)變能（由于比容變化而致）；存儲(chǔ)能（形成位錯(cuò)地應(yīng)變能、形成孿晶地界面能）；其他（表面能、缺陷能、能量場(chǎng)地影響等）.四、(20分)1、試解釋沉淀相粒子地粗化機(jī)理由Gibbs-Thompson定理知,在半徑為r地沉淀相周圍界面處母相成分表達(dá)式：當(dāng)沉淀相越小,其中每個(gè)原子分到地界面能