2016-北京科技大學(xué)-研究生固態(tài)轉(zhuǎn)變考題

1、2016北京科技大學(xué)研究生固態(tài)轉(zhuǎn)變考題及部分答案從自由能成分曲線，相界面，原子擴散方式，新相的成分和結(jié)構(gòu)狀態(tài)，驅(qū)動力，形核的方式，顯微組織區(qū)分調(diào)幅分解和形核長大型相變。？調(diào)幅分解形核長大型變形成分連續(xù)變化，最后達到平衡新相始終保持平衡成分，不隨時間變化相界面開始無明顯相界面，最后才變明顯始終都有明顯的相界面組織形態(tài)兩相大小分布規(guī)則，一般不是球狀，組織均勻性好大小不一，分布漫亂，常呈球狀，組織均勻性差結(jié)構(gòu)成分不同，結(jié)構(gòu)相同的兩相新相和母相在結(jié)構(gòu)、成分均不同什么是第一類相變，什么是第二類相變，并舉例。？分類標(biāo)志：熱力學(xué)勢及其導(dǎo)數(shù)的連續(xù)性。自由能和內(nèi)能都是熱力學(xué)函數(shù)，它們的第一階導(dǎo)數(shù)是壓力（或體積）

2、和熵（或溫度）等，而第二階導(dǎo)數(shù)是比熱、膨脹率、壓縮率和磁化率等。第一類相變（一級相變）：凡是熱力學(xué)勢本身連續(xù)，而第一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)的狀態(tài)突變，稱為第一類相變。第一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)，表示相變伴隨著明顯的體積變化和熱量的吸放（潛熱）。普通的氣液相變、液固相變、金屬和合金的多數(shù)固態(tài)相變、在外磁場中的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，屬于第一類相變。第二類相變（二級相變）：熱力學(xué)勢和它的第一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)變化，而第二階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)的情形，稱為第二類相變。這時沒有體積變化和潛熱，但膨脹率、壓縮率和比熱等物理量隨溫度的變化曲線上出現(xiàn)躍變或無窮的尖峰。超流、沒有外磁場的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變、氣液臨界點、磁相變、合金中部分有序-無序相變，屬于第二類相變。習(xí)

3、慣上把第二類以上的高階相變，通稱為連續(xù)相變或臨界現(xiàn)象。玻色-愛因斯坦凝結(jié)現(xiàn)象是三級相變。下圖哪個是第一類相變，哪個是第二類相變，并說明理由？兩類相變的熱力學(xué)函數(shù)示意圖第一類相變第二類相變從熱力學(xué)函數(shù)的性質(zhì)看，第一類相變點不是奇異點（singularity）,它只是對應(yīng)兩個相的函數(shù)的交點。交點兩側(cè)每個相都可能存在，通常能量較低的的那個得以實現(xiàn)。這是出現(xiàn)“過冷”或“過熱”的亞穩(wěn)態(tài)以及兩相共存的原因。第二類相變則對應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)的奇異點，它的奇異性質(zhì)目前并不完全清楚。在相變點每側(cè)只有一個相能夠存在，因此不容許“過冷”和“過熱”和兩相共存。根據(jù)經(jīng)典形核公式計算再結(jié)晶臨界形核尺寸（給定存儲能和界面能）；若

4、位錯提供主要的儲存能，（給定位錯密度和單位位錯的能量）導(dǎo)出臨界形核尺寸和位錯密度的關(guān)系；評論經(jīng)典形核理論的可行性？經(jīng)典形核理論假設(shè)核心的界面能與大塊晶體的界面能相等，但是小原子團的界面非常漫散,尤其是當(dāng)脫溶轉(zhuǎn)變的母相成分接近調(diào)幅分解成分時，沒有明確的相界面。這樣，漫散的相界面體積占晶胚體積的一個可觀分數(shù)。因此，這個假設(shè)只能是一種近似，只有界面的厚度比核心尺寸小得多時才合理。經(jīng)典形核理論的另外一個問題是沒有考慮核心顆粒熟化效應(yīng)，熟化效應(yīng)會使一些成長的核心再度溶解而消失。但是，經(jīng)典形核理論優(yōu)點明顯。首先，模型簡單，可以成功解釋很多相變實際問題如形核率隨過冷度微弱增加，或者脫溶因過飽和度微弱變化而急

5、促增加；還可以解釋新相和母相間出現(xiàn)的各種取向關(guān)系。朗道理論的基本思想？什么是序參量，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和鐵磁轉(zhuǎn)變中可以選什么作為序參量？連續(xù)相變的本質(zhì)是什么？物理參數(shù)的無窮小變化引起對稱性的破缺，是連續(xù)相變的本質(zhì)。什么是連續(xù)再結(jié)晶？靜態(tài)再結(jié)晶和動態(tài)再結(jié)晶中都能發(fā)生連續(xù)再結(jié)晶嗎？解釋點陣旋轉(zhuǎn)動態(tài)再結(jié)晶和幾何動態(tài)再結(jié)晶的現(xiàn)象及發(fā)生的條件？由于再結(jié)晶的驅(qū)動力（儲存能）遠比一般相變的驅(qū)動力小，而晶界能卻和相變的相界能差不多，所以形核的臨界核心尺寸非常大（0.1mm），以至實際上不能實現(xiàn)。這樣，所謂再結(jié)晶核心并不是熱力學(xué)意義上的核心，它只是在變形結(jié)構(gòu)中再結(jié)晶前預(yù)先存在的幾乎沒有變形的小體積。再結(jié)晶時的脫溶本質(zhì)是兩種轉(zhuǎn)變（再結(jié)晶和脫溶相變）的交互作用?；疽?guī)律：變形引入缺陷促進脫溶和再結(jié)晶形核，脫溶析出粒子影響再結(jié)晶形核并釘扎晶界從而延緩再結(jié)晶。如果在回復(fù)時發(fā)生脫溶，析出的第二相粒子尺寸小、間距小，使再結(jié)晶不易形核，因為析出的質(zhì)點對晶界釘扎，結(jié)果可以完全抑制再結(jié)晶。隨著保溫時間延長，脫溶質(zhì)點聚集長大，變形基體的位錯排列發(fā)生改變，逐漸減小位錯密度和調(diào)整亞晶的取向差和尺寸，最后使基體恢復(fù)為變形前的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。把這個過程稱為連續(xù)再結(jié)晶或原位再結(jié)晶。通過再結(jié)晶的“形核”和“長大”來消除高能的變形態(tài)，一般稱作“不連續(xù)再結(jié)晶”。但是，對于較高層錯能材料，如鋁、鐵等，在變形或變形后退火過程