固态相变
1固态相变特点和分类
(1)相变阻力大(界面能增加,额外弹性应变能:比体积差;扩散困难),造成固态相变难
(2) 新相晶核和母相之间存在一定晶体学位向关系
新相某一晶面和晶向分别和母相某一晶面、 晶向平行.
界面类型:共格、 半共格、 非共格
(3)惯习现象
新相沿特定晶向在母相特定晶面上形成。
原因: 沿应变能最小方向和界面能最低界面发展。
(4)母相晶体缺点促进相变
晶格畸变、 自由能高, 促进形核及相变。
(5)易出现过渡相
固态相变阻力大, 直接转变困难 协调性中间产物(过渡相)
(1)按相变过程中原子迁移情况
1)扩散型: 依靠原子长距离扩散; 相界面非共格。 (如珠光体、 奥氏体转变, Fe,C全部可扩散。 )
2)非扩散型: 旧相原子有规则地、 协调一致地经过 切变转移到新相中; 相界面共格、 原子间相邻关系不变; 化学成份不变(如马氏体转变, Fe,C全部不扩散。 )
3)半扩散型: 现有切变, 又有扩散。 (如贝氏体转变, Fe切变, C扩散。 )
(2)按相变方法分类
1)有核相变: 有形核阶段, 新相关键可均匀形成, 也可择优形成。 大多数固态相变属于这类。
2)无核相变: 无形核阶段, 以成份起伏作为开端, 新旧相间无显著界面, 如调幅分解。 (3)按热力学函数改变分类
1)一级相变: 相变时两相化学位相等, 而化学位对温度及压力一阶偏微分(-S,V)不等相变。 伴随潜热释放和体积改变。 如蒸发、 升华、 熔化和大多数固态晶型转变属于这类。
2)二级相变: 相变时两相化学位相等, 化学位一阶偏微分也相等, 但二阶偏微分不相等相变。 没有相变潜热和体积改变, 有比容、 压缩系数、 膨胀系数改变, 如磁性转变、 有序-无序转变、 超导转变等属于这类。
2成份保持不变相变
(同素异构转变)
定义: 大约有20多个金属和很多中间相全部含有从单一相结构到另一个单相结构多形性转变。 转变前后无改变, 是全部相当中最简单一个。
特点: 1)多形性转变是经过形核、 长大方法进行, 新相优先在过冷或过热母相晶界等缺点出形核。
转变驱动力来自新相也母相间自由焓差。
转变速度加紧, 甚至瞬间发生点阵重构, 显著快于固态相变。
4)深入冷却时, 有可能发生块状相变, 无法用急冷或急热方法恢复原来结构。
定义: 一些固溶体及纯金属可在快速冷却过程中以很快速率转变成和母体相同而结构相异块状新相, 这一转变称为块状转变。
注意: 1)块状转变只能受界面过程所控制, 即想界面原子在自由焓差驱动下, 只能移动很小距离, 一次就近进入生长中新相快速完成点阵重构。
2)块状改变无需局部成份改变, 但杂质拖拽效应及母相偏聚区域可是运动中界面改变方向。
3)因为相变时体积改变使界面前方母相产生滑移, 这种形变有时会阻碍相界面移动, 可是界面局部平直。
4)冷却过程中块状改变产物可能是平衡相, 但通常是过饱和相。
-无序转变
定义: 一些合金在高温状态溶质、 溶剂原子在点阵中无规分布, 而在低温时出现有序分布, 溶质、 溶剂原子各自分布在特定点阵位置上。 由无序状态到有序状态是一个原子交换过程, 被称为有序改变。
有序化推进力是固溶体中原子混合能参量
有序度参量
(1)长程有序
假如合金成份是m: n时: W=(Pa-XA)/(1-XA)=(Pb-XB)/(1-XB)
式中: xA=m/(m+n),xB=n/(m+n),pa为A原子在a点阵中出现几率, pb为B原子在b点阵中出现几率。
(2)短程有序
对于AmBn型合金, 则有:
式中: qM为完全无序时q, qU为最大有序时q。
注意: 长程和短程是相正确
通常把有序区域尺寸约达成10000个原子, 并可在X射线衍射谱上取得超结构线条时有序状态叫做长程有序态。
任何 Em<EAB-(EAA+EBB)/2 全部有可能是短程有序。
有序度过程
有序化过程需要原子迁移, 和脱溶沉淀和共析转变不一样, 有序化不引发宏观成份改变, 仅仅是邻、 近、 亚点阵上原子换位。
有序强化
控制有序畴尺寸可使合金取得最好强化效果
其它有序-无序转变
实现有序度改变能够采取畴变或原子位移方法。
1)铁电相变: 铁电体是在一定温度范围内能够自发极化, 而且自发极化方向可随外电场做可逆转动晶体。
2)铁磁相变: 铁磁体中电子自旋和磁矩作有规律排列, 即使外加
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