2004 固态转变 5_毛细管效应 Z-H模型 转变动力学.ppt

固 态 转 变TRANSFORMATIONS IN SOLIDS 本次学习要点 Gibbs-Thomson Effect (毛细管效应) ZENER-HILLERT 模型推导过程与分析 固态转变动力学 Gibbs-Thomson Effect(毛细管效应) 该效应指平衡相变参量随界面曲率而变化的现象。例如，固态转变中饱和浓度随界面曲率增大而增大的现象，熔体生长系统的凝固点随界面曲率增大而降低的现象，以及气相生长系统的饱和蒸汽压随界面曲率增大而升高的现象。 对应的自由能－成分曲线图示 （参见图示：邓永瑞书 p.154, 图8-15；应注意与 p.150, 图8-12 的重要区别） 对应的相图图示 （应注意其图示与邓永瑞书中 p.151, 图8-13 的重要区别） 数学解析表达式 C?r = C?∞[1 + (2?V/RT) (1/r)] 固态转变中举例：粒子粗化，扩散控制片状脱溶相侧向伸长等 Gibbs-Thomson Effect(毛细管效应)对应的自由能－成分曲线图示 （参见图示：邓永瑞书 p.154, 图8-15） Gibbs-Thomson Effect(毛细管效应) 数学解析表达与分析 一种数学解析表达式 C?r = C?∞[1 + (2?V/RT) (1/r)] 不同r值的几种情况： （1） r = ∞, C?r = C?∞ （2） r足够小，已导致不可忽略的毛细管效应，但对应的C?r C0 （3） 对应的C?r = C0 ，此时r = r* （4） r非常小，不但导致了不可忽略的毛细管效应，且对应的C?r C0 Gibbs-Thomson Effect(毛细管效应)对应的相图与浓度-距离关系曲线图示 另一类不同的相图图示 两类不同的浓度-距离关系曲线 ZENER-HILLERT 模型推导过程与分析 模型适用范围 推导过程 （另行板书） 实验验证文献（另行板书） 判断：邓书 p.169 关于Z-H模型的叙述是否全面、准确？ 相图等温线与浓度-距离关系曲线 Gibbs-Thomson Effect 指平衡相变参量随界面曲率而变化的现象。例如，固态转变中饱和浓度随界面曲率增大而增大的现象，熔体生长系统的凝固点随界面曲率增大而降低的现象，以及气相生长系统的饱和蒸汽压随界面曲率增大而升高的现象。 对应的自由能－成分曲线图示 （参见图示：邓永瑞书 p.154, 图8-15；应注意与 p.150, 图8-12 的重要区别） （又见：P.哈森主编.《材料的相变》。 科学出版社, 1998 年。 pp. 281-282。 图5-7为Hillert给出的脱溶相成分变化显著的情况下，二元系统界面曲率对两相平衡的影响。） 毛细管力（capillary forces）为几种界面迁移力（毛细管力、化学力、机械力、摩擦力）的一种。 溶质相质点粗化（Ostwald ripening）的驱动力分析（邓永瑞书 p.154, 图8-15，8-16 ）与动力学分析（ 陈景榕、李承基编著《金属与合金中的固态相变》，p.34-37 式1-89, 图1-30） 复习与补遗 局部平衡：指相界面上两相成分依照相图互呈平衡。 邓书，p.172，图9-13 2. 局部平衡与混合过程控制（扩散过程＋界面过程） 邓书，p.172， 图9-14 仲平衡 邓书，p.172 复习与补遗 Parabolic thickening K.R. Kinsman and H.I. Aaronsen, Transformation and Hardenability in Steels, Climax Molybdenum Co., Ann Arbor, Mich, 1967, p.39 2. Lengthening at a constant rate H.I. Aaronsen, in: Decomposition of Austenite by Diffusional Processes, Interscience Publishers, New York, 1962, p.387 五、转变动力学理论 Kinetics of Transformation in Solids 转变动力学理论学习重点 J-M方程 Avrami方程 Avrami方程的指数值 在固态相变或转变中的应用 脱溶转变等相变 再结晶等组织转变 转变动力学理论学习重点 Jo