固態(tài)相變原理考試復(fù)習(xí).pdf

《固態(tài)相變原理考試復(fù)習(xí).pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、固態(tài)相變原理考試復(fù)習(xí)1.固態(tài)相變的特點主要有哪些（1）相變阻力大。在固態(tài)相變時，兩相間形成新的界面，并且由于新母相的比容不同會消耗能量。即由共格應(yīng)變能和比容差應(yīng)變能所組成的應(yīng)變能與界面能的總和構(gòu)成了固態(tài)相變的阻力；（2）具有某些晶體學(xué)特征：新相與母相間往往存在一定的位相關(guān)系，如K-S關(guān)系等，而且新相往往是在母相一定的晶面族(慣習(xí)面)上形成(慣習(xí)現(xiàn)象)，慣習(xí)面的存在意味著在該晶面上新相和母相的原子排列很接近,能較好的匹配，有助于減少兩相間的界面能；（3）形成過渡相：是固態(tài)相變減少相變阻力的重要途徑之一，過渡相在成分和結(jié)構(gòu)上更接近于母相，兩相易于形成共格或半共格

2、界面，以減少界面能，降低形核功，使形核易于進(jìn)行，但是過渡相的自由能高于平衡相的自由能，故在一定條件下仍有繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶庀嗟目赡堋＠鏏l-Cu合金中，α相→GP區(qū)→θ”→θ‘→θ；（4）新相長大過程中界面類型會發(fā)生變化，一般形核時形成共格或半共格界面，長大到一定尺寸后共格關(guān)系被破壞，形成非共格界面；（5）擴(kuò)散激活能大，擴(kuò)散系數(shù)較?。唬?）晶體缺陷有顯著影響，缺陷周圍存在畸變能，易于提供額外相變驅(qū)動力，故缺陷處利于形核，此外晶體缺陷對晶核的生長和組元擴(kuò)散過程也有促進(jìn)作用；（7）受外界能量場的影響，如應(yīng)力場、電磁場等，提供能量，促進(jìn)或抑制形核。a)試對固態(tài)相變的

3、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，相變時形成新界面，比容不同都需要消耗能量。（1）界面能：是指形成單位面積的界面時，系統(tǒng)的赫姆霍茨自由能的變化值。與大小和化學(xué)dFdnidni鍵的數(shù)目、強度有關(guān)。=σ+∑μiσ為表面張力，μi為偏摩爾自由能，為由于界面dAdAdA面積改變而引起的晶粒內(nèi)部自由能變化.共格界面的化學(xué)鍵數(shù)目、強度沒有發(fā)生大的變化，σ最??；半共格界面產(chǎn)生錯配位錯，化學(xué)鍵發(fā)生變化，σ次之；非共格界面化學(xué)鍵破壞嚴(yán)重,兩相無匹配關(guān)系，σ最大。（2）應(yīng)變能:固態(tài)相變時新相與母相界面上的原子因強行匹配而在界面附近產(chǎn)生應(yīng)變能.①錯配度引起的應(yīng)變能（

4、共格應(yīng)變能）：和新母相界面類型相關(guān),共格界面的應(yīng)變能最大，半共格界面次之，非共格界面最小。22②比容差引起的應(yīng)變能（體積應(yīng)變能）：和新相的形狀有關(guān)，E=MΔf(ca),球狀由于比3容差引起的應(yīng)變能最大，針狀次之，片狀最小。其中M為基體彈性模量，△為新相與基體中每個原子所占的體積分?jǐn)?shù)之差，析出相為圓盤狀時，厚度為b，半徑為r，記r/b=A；當(dāng)界面為非共格時，界面能=σ.S=2πAb2σ(A+1)=f(b2)，應(yīng)變能≈0；323223)，界面能≈0，E?為平均彈性模量，共格時：應(yīng)變能=E?δV==E?δπ(Ab)b=f(b22δ錯配度；2)=f(b3)時，b=b

5、4σ1當(dāng)f(bc=3Eδ2（1+A）；bbc,形成非共格界面，阻力??；若過冷度很大，新相的臨界晶核尺寸很小，使單位體積新相的表面積很大，界面能增大居主要地位，此時兩相間傾向于形成共格/共格界面以降低界面能，但要使界面能的降低足以超過由于形成共格/半共格界面所引起的應(yīng)變能的增加，則傾向于析出盤狀新相以降低應(yīng)變能；若過冷度很小，新相的臨界晶核尺寸很大,使單位體積新相的表面積較小，相對應(yīng)變能增大居主導(dǎo)，故兩相間傾向于形成非共格界面以降低應(yīng)變能，若兩相比容差很小，新相傾向于形成球狀以降低界面能，若比容差較大，則傾向于形成針狀以兼顧降

6、低界面能和比容差應(yīng)變能。b)分析晶體缺陷對固態(tài)相變中新相形核的作用固相中存在各種晶體缺陷，如空位、位錯、層錯、晶界及亞晶界等，如果在晶體缺陷處形核，隨著核的形成，缺陷將消失，缺陷的能量將釋放以供形核需要，使臨界形核功下降，故缺陷促進(jìn)形核。（1）空位：可通過加速擴(kuò)散過程或釋放自身能量提供形核驅(qū)動力而促進(jìn)形核,過飽和空位聚集崩塌形成位錯亦可促進(jìn)形核。（2）位錯：①在位錯線上形成新相，位錯線消失會釋放能量，促進(jìn)形核②位錯線不消失，依附在界面上，變成半共格界面上的位錯以補償錯配，減少應(yīng)變能。③位錯線附近溶質(zhì)原子易偏聚，形成濃度起伏，利于形核。④位錯是快速擴(kuò)散的通道,

7、降低擴(kuò)散激活能。⑤位錯分解為兩個不全位錯和其間層錯，使其層錯部分作為新相的核胚而有利于形核。Aaromon總結(jié)：刃型位錯比螺型位錯更利于形核；較大柏氏矢量的位錯更容易形核；位錯可纏繞，割階處形核；單獨位錯比亞晶界上位錯易于形核；位錯影響形核，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2.固態(tài)相變的分類主要有哪些（1）按熱力學(xué)分類，相變可分為一級相變和二級相變①一級相變：相變時兩相的自由能相等，化學(xué)位相等，但化學(xué)位的一階偏導(dǎo)數(shù)不相等，?μ1?μ2?μ1?μ2?μ?μ即G1=G2，μ1=μ2，（）≠（），（）≠（）又（)P=?S

8、,（)T=V即為?TP?TP?PT?PT?T?PS1