固態(tài)相變特點(diǎn)

1、關(guān)于固態(tài)相變的特點(diǎn)第一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 概 述一 固態(tài)相變的特點(diǎn) 界面能增加1 相變阻力大 額外彈性應(yīng)變能：比體積差 固態(tài)相變 擴(kuò)散困難（新、舊相化學(xué)成分不同時） 困難 第二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 概 述一 固態(tài)相變的特點(diǎn) 2 新相晶核與母相之間存在一定的晶體學(xué)位向關(guān)系 * 新相的某一晶面和晶向分別與母相的某一晶面、晶向平行。 共格界面類型 半共格 降低界面能,形成共格、半共格界面 位向關(guān)系 非共格第三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 概 述一 固態(tài)相變的特點(diǎn) 3 慣習(xí)現(xiàn)象 * 新相沿特定的晶向在母相特定晶面上形成。 慣

2、習(xí)方向 （母相） 慣習(xí)面 原因：沿應(yīng)變能最小的方向和界面能最低的界面發(fā)展。第四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 概 述一 固態(tài)相變的特點(diǎn) 4 母相晶體缺陷促進(jìn)相變 點(diǎn) 缺陷類型 線 晶格畸變、自由能高，促進(jìn)形核及相變。 面 （思考：晶粒細(xì)化對相變的影響）第五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 概 述一 固態(tài)相變的特點(diǎn) 5 易出現(xiàn)過渡相* 固態(tài)相變阻力大，直接轉(zhuǎn)變困難 協(xié)調(diào)性中間產(chǎn)物（過渡相） Fe3C +(3Fe+C) 例 M +Fe3C第六張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 第一節(jié) 概 述二 固態(tài)相變的分類 1 按相變過程中原子遷移情況 （1）擴(kuò)散型：依

3、靠原子的長距離擴(kuò)散；相界面非共格。 （如珠光體、奧氏體轉(zhuǎn)變，F(xiàn)e,C都可擴(kuò)散。） （2）非擴(kuò)散型：舊相原子有規(guī)則地、協(xié)調(diào)一致地通過 切變轉(zhuǎn)移到新相中；相界面共格、原子間的相鄰 關(guān)系不變；化學(xué)成分不變。 （如馬氏體轉(zhuǎn)變，F(xiàn)e,C都不擴(kuò)散。）（3）半擴(kuò)散型：既有切變，又有擴(kuò)散。 （如貝氏體轉(zhuǎn)變，F(xiàn)e切變，C擴(kuò)散。）第七張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 概 述二 固態(tài)相變的分類 2 按相變方式分類 （1）有核相變：有形核階段，新相核心可均勻形成，也可擇優(yōu)形成。大多數(shù)固態(tài)相變屬于此類。 （2）無核相變：無形核階段，以成分起伏作為開端，新舊相間無明顯界面，如調(diào)幅分解。 第八張，PPT共二

4、十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 第一節(jié) 概 述二 固態(tài)相變的分類 3 按熱力學(xué)函數(shù)變化分類 （1）一級相變：相變時兩相的化學(xué)位相等，而化學(xué)位對溫度及壓力的一階偏微分（S,V）不等的相變。伴隨潛熱的釋放和體積的改變。如蒸發(fā)、升華、熔化以及大多數(shù)固態(tài)晶型轉(zhuǎn)變屬于此類。 （2）二級相變：相變時兩相的化學(xué)位相等，化學(xué)位的一階偏微分也相等，但二階偏微分不相等的相變。沒有相變潛熱和體積改變，有比容、壓縮系數(shù)、膨脹系數(shù)變化，如磁性轉(zhuǎn)變、有序無序轉(zhuǎn)變、超導(dǎo)轉(zhuǎn)變等屬于此類。第九張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 第一節(jié) 概 述三 常見固態(tài)相變類型 相變名稱 相變特征同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 同一種元素通過形核與長大發(fā)

5、生晶體結(jié)構(gòu)的變化多型性轉(zhuǎn)變 合金中晶體結(jié)構(gòu)的變化脫溶轉(zhuǎn)變 過飽和固溶體脫溶分解出亞穩(wěn)定或穩(wěn)定的第二相共析轉(zhuǎn)變 一個固相轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€結(jié)構(gòu)不同的固相包析轉(zhuǎn)變 兩個不同結(jié)構(gòu)的固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€新的固相，組織中一般 有某相殘余馬氏體轉(zhuǎn)變 新舊相之間成分不變、切變進(jìn)行、有嚴(yán)格位向關(guān)系、有 浮凸效應(yīng)貝氏體轉(zhuǎn)變 兼具馬氏體和擴(kuò)散轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)，借助鐵的切變和碳的擴(kuò) 散進(jìn)行調(diào)幅分解 非形核轉(zhuǎn)變，固溶體分解成結(jié)構(gòu)相同但成分不同的兩相有序化轉(zhuǎn)變 合金元素原子從無規(guī)則排列到有規(guī)則排列，擔(dān)結(jié)構(gòu)不變。第十張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 固態(tài)相變的形核與長大 一 均勻形核（能量條件） 1 形核時的能量變化 相變驅(qū)

6、動力（1）化學(xué)自由能（體積自由能，Gv） GvT曲線 隨成分變化第十一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 固態(tài)相變的形核與長大 一 均勻形核（能量條件） 1 形核時的能量變化 相變阻力 （2）界面能（，S） 取決于界面結(jié)構(gòu) T越大，晶核越小， S 大 共格/半共格 （與過冷度有關(guān)） T越小，晶核越大， S小 非共格第十二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 固態(tài)相變的形核與長大 一 均勻形核（能量條件） 1 形核時的能量變化 （3）應(yīng)變能(,V) 相變阻力 共格應(yīng)變能：共格大，半共格小，非共格0 分類 比體積差 球狀最大 體積應(yīng)變能 新相幾何形狀 片狀最小 針狀居中第

7、十三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 固態(tài)相變的形核與長大 一 均勻形核（能量條件） 2 形核的能量條件GVGv+S+ V0rK=2 /(Gv-)GK=16/3(Gv-)2第十四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 固態(tài)相變的形核與長大 二 非均勻形核（能量條件） 固態(tài)相變均勻形核的可能性很小，非均勻形核（依靠晶體缺陷）是主要的形核方式。第十五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 固態(tài)相變的形核與長大 二 非均勻形核（能量條件） 1 不同晶體缺陷對形核的作用 能量高，降低GK（1）晶界形核 結(jié)構(gòu)混亂，降低 易擴(kuò)散、偏析，利于擴(kuò)散相變 新相/母相形成共格、

8、半共格界面降 低界面能第十六張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 固態(tài)相變的形核與長大 二 非均勻形核（能量條件） 1 不同晶體缺陷對形核的作用 能量高，降低GK（1）晶界形核 結(jié)構(gòu)混亂，降低 易擴(kuò)散、偏析，利于擴(kuò)散相變 新相/母相形成共格、半共格界面降 低界面能第十七張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 固態(tài)相變的形核與長大 二 非均勻形核（能量條件） 1 不同晶體缺陷對形核的作用 新相生成處位錯消失，能力釋放，提高驅(qū)動力（2）位錯形核 位錯不消失，可作為半共格界面的形成部分 易于發(fā)生偏聚，有利于成分起伏 易于擴(kuò)散，有利于發(fā)生擴(kuò)散型相變第十八張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作

9、于2022年6月第二節(jié) 固態(tài)相變的形核與長大 二 非均勻形核（能量條件） 1 不同晶體缺陷對形核的作用 促進(jìn)擴(kuò)散（3）空位形核 新相生成處空位消失，提供能量 空位群可凝結(jié)成位錯 （在過飽和固溶體的脫溶析出過程中， 空位作用更明顯。）第十九張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 固態(tài)相變的形核與長大 二 非均勻形核（能量條件） 2 非均勻形核的能力變化 GVGv+S+ VGDGD晶體缺陷導(dǎo)致系統(tǒng)降低的能量。第二十張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 固態(tài)相變的形核與長大 三 晶核的長大 1 長大機(jī)制 切變長大（1）半共格界面 臺階式長大 原子直接遷移（2）非共格界面 原子遷

10、移至新相臺階端部第二十一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 固態(tài)相變的形核與長大 三 晶核的長大 2 新相長大速度 新相生成時無成分變化（有結(jié)構(gòu)、有序度變化） （1） 界面控制長大 u=exp(-Q/kT)1-exp(-Gv/kT) 新相生成時有成分變化（2）擴(kuò)散控制長大 u=dx/dt=( C/x)D/(C-C)第二十二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 固態(tài)相變的形核與長大 三 晶核的長大 （3）相變動力學(xué) f=1-exp(-btn)2h第二十三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 過飽和固溶體的分解 一 脫溶（時效）轉(zhuǎn)變1 概念：脫溶轉(zhuǎn)變2 脫溶轉(zhuǎn)變過程 相的名稱形貌尺寸結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣常數(shù)共格關(guān)系強(qiáng)化作用3 脫溶動力學(xué) 第二十四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 過飽和固溶體的分解 二 調(diào)幅分解 1 概念：調(diào)幅分解2 調(diào)幅分解的熱力學(xué)條件和決定因素3 調(diào)幅分解的特點(diǎn)第二十五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 第三節(jié) 過飽和固溶體的分解 二 調(diào)幅分解 1 概念：調(diào)幅分解2 調(diào)幅分解的熱力學(xué)條件和決定因素3 調(diào)幅分解的特點(diǎn)第二十六張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022