有序无序转变.pptVIP

固态相变之有序--无序转变 张强 2012年11月27日 在许多合金系统中，符合一定成分范围的合金，在高温时，原子排列呈无序状态，而在低温时则呈有序状态，这种转变随温度的上升和下降是可逆的，且是在一定温度范围内进行的，故称这种转变为有序--无序转变。 有序无序转变的含义 一 有序化与超结构 二 长程有序和短程有序 三 有序合金举例 四 有序化理论与实验结果 五 达到有序平衡的速度 某些置换式固溶体其成分有定比关系（AB、A3B、AB3)，原 子在阵点中占据一定的位置，这样的则为有序，而原子排 列任意分布，没有特定的规律可循，这称为无序。 一、有序化与超结构 Fig.1 ordered solid solution （1）有序与无序 在X射线衍射分析当中，有序合金除了有原有无序晶体的衍射峰外，还伴有一些附加衍射线，称之为超衍射线，因此有序化的固溶体常常也叫做超结构（超点阵）。 （1）超结构（超点阵） 有序排列的证据在于X射线衍射图上出现超结构线。这是因为 在有序合金中，当异类原子晶面的散射波之间的位向差正好为 π时，由于两种不同原子的散射因子不同，它们的散射波便不 能相互抵消，而产生超结构线。 Fig.2 XRD result 晶体由有序状态变为无序状态的转变称为有序无序转变。 有序化转变包括： 位置有序化 位向有序化 电子旋转态的有序化 结构中缺陷引起的有序化 （3）有序无序转变 在某一临界温度以下，在一定成分范围内存在，但只有在特定成分（如AB、A3B、AB3)才能达到完全有序排列。 （4）有序结构存在的条件 二、长程有序和短程有序 长程有序：在很大的范围内AB原子都以一定位置的排列 短程有序：在长程无序的前提下，在小范围原子仍处于有 序状态。 有序度参量s 定量说明有序的程度，即原子在晶体中的分布状态。 （1）长程有序度 以bcc A m B n型合金为例，两个亚点阵： 一个是八个顶点原子A构成的α亚点阵 另一个是由体心原子B构成的β亚点阵 则： 其中PAα为A原子在α点阵中出现的几率 PBβ为B原子在β点阵中出现的几率 XA为A组元的原子百分数 XB为B组元的原子百分数 长程有序着眼于A、B原子在整个点阵中的分布 若由一个原子的近邻出发，可定义为短程有序度的概念 其中 q为A原子周围出现B原子的几率 qu为完全无序时的q qm为完全有序时的q （2）短程有序度σ 三、有序合金举例 铁铝合金---Fe-Al 铜金合金---Cu-Au 一般情况下对于铁铝合金常常会出现Fe3Al和FeAl两种超结构 而对于铜金合金出现的超结构是Cu3Au和CuAu。 而且通过实验得出结论，当结构从无序状态转变到超结构状态 也就是有序状态，一般硬度都会显著提高，因为原来的面心立 方体的无序结构经过有序化后，只有一个滑移面起作用。 四、有序化理论和实验结果 当合金处于有序化状态时，是不容易转变成为无序化状态的， 尽管有的原子进入无序化位置，也会受到周围有序化原子的 约束作用，但是一旦有很多的原子进入无序化位置，那么整 个结构的无序化也就会变得相对容易一些。 当一个结构从有序化改变为无序化时 混合熵会从原来的0值变为正值或者负值 内能是在过程中是增加的 除了由热振动引起的比热外还有因无序引起的位能增 加所引起的附加比热。 五、达到有序平衡的速度 有序化过程是一个原子从新排列的过程，因此当温度发生变化时， 有序度也要发生变化，这一般都需要一定时间，甚至在扩散很慢 的时候有序化都是无法达到的。 布拉格和威廉姆 结论就是 1 当临界温度低于熔点，不可能达到无序状态 2 不同的冷却速度可以达到不同的冷却状态 3 冷却过程中有大部分温度范围可以达到有序 状态，因此即使以很快的速度冷却也不能保证就一定形 成无序状态；