三金属固态相变热力学和动力学选编.ppt

1.2.1 固态相变的热力学条件;必须产生一定的过冷度或过热度，即： 过冷度△T＝T0－T1 过热度△T＝T2－T0 以获得相变所需的自由能差 （△Gγ→α或△Gα→γ）， 即满足相变热力学的能量条件时才能发生γ→α或α→γ的相变。 ; 相变时改组晶格所必须克服的原子间引力。势垒的高低可以近似地用激活能Q来表示。; 绝大多数固态相变（除调幅分解外）都是通过形核与长大过程完成。 均匀形核：晶核在母相中无择优地任意均匀分布。 非均匀形核：晶核在母相中某些区域择优地不均匀分布。 ;一、均匀形核;;;3、温度与临界形核半径及形核功;;二、非均匀形核;界面：两个相邻晶粒的边界 界棱：三个晶粒共同交界的一条线 界隅：四个晶粒交于一点处 ; 为了减少晶核表面积，降低界面能，非共格形核时各界面均呈球冠形。 晶界形核时，新相与母相的一个晶粒形成共格或半共格界面，以减小形核功。共格一侧因与母相有一定的位向关系，界面呈平直态，由于大角度晶界两侧晶粒通常没有对称关系，故晶核不太可能同时与两侧晶粒共格，而是一侧共格一侧非共格。;位错可通过三种形式促进形核： ①位错线消失----释放能量----有利形核 ②位错不消失，位错依附于新相界面上补偿错配---降低应变能 ③溶质原子在位错线上偏聚----有利形核的成分起伏----有利形核;① 空位通过促进溶质原子扩散或利用本身能量提供形核驱动力而促进形核； ② 空位团可凝聚成位错而促进形核； ;一、新相长大机制 (1) 半共格界面的迁移 (2) 非共格界面的迁移 二、 新相长大速度 (1) 无成分变化的新相长大 (2) 有成分变化的新相长大; 因为半共格界面具有较低的界面能，故在长大过程中界面往往保持为平面。晶核长大如通过半共格界面上母相一侧原子的切变来完成。 大量原子有规则地沿某一方向作小于一个原子间距的迁移，并保持原有的相邻关系不变（协同型长大或位移式长大）。;; 新相晶核与母相之间呈非共格界面，界面处原子排列紊乱，形成不规则排列的过渡薄层。 这种界面上原子的移动不是协同的，即无一定先后顺序，相对位移距离不等，其相???关系也可能变化。这种界面可在任何位置接受原子或输出原子，随母相原子不断向新相转移，界面本身便沿其法向推进，从而使新相逐渐长大。 ; 有人认为，在非共格界面的微观区域中也可能呈现台阶状结构，这种台阶平面是原子排列最密的晶面，台阶高度约相当于一个原子层，通过原子从母相台阶端部向新相台阶转移，使新相台阶发生侧向移动，从而引起界面垂直方向上的推移，使新相长大。 ;二、新相长大的速度;1、无成分变化的新相长大;2、有成分变化的新相长大;;时间;小结