相变及研究进展和瞻望.pptVIP

相变研究的进展和瞻望 徐祖耀 1.相变研究的新进展 应用精细测试手段（如以X-射线同步辐射测定低碳钢中铁素体和珠光体相变的形核激活能、比热力学模型推算的低至少两个数量级，可能相界能需低估；实验显示连续冷却时的长大偏离Zener理论，有待进一步研讨） S. E. Offerman et. al, Grain Nucleation and Growth During Phase Transformations, Science, 2002, 298:1003. 理论探讨（如K. Bhattacharya, S. Conti, G. Zanzotto and J. Zimmer, Crystal symmetry and the reversibility of martensitic transformations. Nature, 2004, 428: 55. Using mathematical theory and numerical simulation, explain the sharp differences of transformation reversibility on the basis of the change in crystal symmetry during the transition） 应力作用下的相变 提出应力作用下铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体相变的热力学及动力学的模型，并对其机制作了讨论（ISIJ Inter. 2004, 44:1079)。以新建立的应力对马氏体相变形核率方程，解释形变对Fe-Ni-C马氏体形态的影响（Fe-20Ni-0.5C经形变形成的马氏体细化，但在Fe-25Ni-0.6C中却粗化）。提出马氏体设计的一些基本原理。 钢的TTT图和CCT图 以往对钢在连续冷却中相变的理论、建模和组织模拟，多应用从TTT图、以Sheil叠加法则演译为CCT图。但上世纪80年代以来，已发现很多钢的实际情况不服从Scheil法则。我们经考察，并论证：低合金钢中的珠光体相变，由形核形成的珠光体分数符合相加性，而长大形成的分数并不符合相加性（Metall. Mater. Trans., 2003, 34A: 1259-1264); 并对Scheil方程作了修正，使符合实验结果，但需结合两个实验来决定修正方程中的两个参数（ISIJ, Inter., 2004, 44:777) 2.瞻望相变研究的一些重要内容 如外场作用下和纳米材料（包括薄膜材料）中相变的热力学，动力学和晶体学，相变理论和建模，以及组织改变的模拟，能在我国蓬勃开展。 希望国内有关单位进行交流讨论和合作。 （1）陈资，郭正洪。对马氏体相变切-转机制的讨论，自然科学进展，2003，18：1228. （2）孟庆平，戎咏华，徐祖耀。马氏体相变的形核问题，金属学报， 2004，40（4）：337. （提出对形核率取决于exp(-△G*/kBT) 的正确理解, 纠正国内一些作者的错误认识） * 上海交通大学材料学院 实用要求 （如超级钢） 实用探索和一些相变机制的深入探讨 如对块状相变（Massive Transformation)(1) Symposium on the massive transformation, 1980; 见Metall. Trans. 1984,15A:411-429.(2) Symposium on the mechanism of the massive transformation, 2000;见Metall. Mater. Trans., 2002, 33A: 2277-2470.(3) 徐祖耀，块状相变，热处理. 2003, 18（3）:1-9. 参考名家们对块状（massive)相变的论争，将块状相变定义为：成分不改变(partitionless)、通过相界扩散的形核-长大型相变（结构改变或有序化）。块状相变热力学有两种观点： （1）以T0温度（两相自由能相等的温度）为块状相变的限制温度（KCC等）。 （2）以局域平衡（local equilibrium)概念，认为相界（solvus)温度为块状相变的限制温度（Hillert等）。本文作者倾向于前一种理论（热处理，2003，18（3）：1）。 虽然不同材料中块状相变时，新相（一般称块状相）的长大速率不一，如Cu-Zn, Fe-X中约10-2m/s, Ti-Al约10-3m/s，Mn-Al-C在10-6m/s数量级，但块状相变的动力学大体服从Burke-Turnbull的相界面扩散（晶界扩散）方程，由此求得很多合金块状相的长大激活能均较溶质原子在α相中体扩散激活能低得多（前者约为后者的2