固态相变概论研究生.ppt

4、实际意义 固态相变是金属材料热处理的基础。通过固态相变的热处理可改善材料的性能组织，强韧化材料，充分发挥材料的潜力。 如：马氏体相变使钢淬火硬化（马氏体强化） 过饱和固溶体的分解（时效强化、析出强化） 反过来，固态相变理论的发展又推动了新材料和热处理实践的发展 * 固 态 相 变 潘 清 林 Phase transformations in metals and alloys §1 概 论 物质三态的相互转变（V→L→S） 固态金属和合金在条件（温度、应力等）改变时， 组织结构会发生变化，即发生固态相变，从而使金属和合金的力学性能也发生改变。 相变是自然界中普遍存在的现象。如： 1、现象 fcc-γ-Fe → bcc-α-Fe 6063铝合金:αsss→α＋β（Mg2Si） 2、基本概念： 相、相变、固态相变 相 相是系统中均匀的、与其他部分有界面分开的部分（均匀的：成分、性质、结构相同或者连续变化） 相的状态 只有当某相的自由能最低时，该相才是稳定的， 且处于平衡态； 若某相的自由能并不处于最低，但是与最低自由能态之间有能垒相分隔，则该相处于亚稳态； 若不存在这种能垒，则体系处于非稳定态，这种状态是不稳定的，它一定会转变为平衡态或亚稳态。 材料中有各种各样的相，如： 纯组元 — Cr、Na 固溶体 — α（Al）、α（Mg） 化合物 — Cu3Au、Al3Sc 绝大多数的材料是多相。 相的种类、大小、形状和分布的总和构成组织 材料的组织是决定其性能的重要因素之一 相变 从广义上讲，构成物质的原子（或分子）的聚合状态（相状态）发生变化的过程。或在均匀的一相或几个混合相内，出现具有不同成分、或不同结构、或不同组织形态、或不同性质的相，称为相变。 一般地，相变过程包括： （1）晶体结构的变化（包括原子、离子或电子位置和位向的变化） （2）化学成分的变化 （3）某些物质性质的变化（如有序度、电子结构、原子的配位变化） 固态相变 金属或陶瓷等固态材料在温度和/或压力改变时，其内部组织或结构会发生变化，即发生从一种相状态到另一种相状态的改变。 固态相变是金属学和金属物理的研究领域之一。 本课程研究金属及合金在经受各种加工（T、P），尤其是热处理时，相变的种类、发生条件、进行速度、转变机制及产物等。 3、相变的主要内容 “三学”：热力学——相变为什么发生？朝什么方向发生？ （方向：朝着能量最低的方向进行） 动力学——相变是如何进行的？它的途径和速度如何？ （途径：选择阻力最小、速度最快的途径进行） 晶体学——相变产物的结构转变有何特征？ （结果：可以有不同的形态，获得不同的相， 其中只有最适合结构环境的新相才易于生存下来） 本课程的具体内容 固态相变概论 固态相变的基本原理（形核、长大、动力学） 脱溶（调幅分解、钢的回火转变 ） 珠光体相变 马氏体相变 贝氏体相变 其它相变（有序化转变、块型相变） 32h(20h+12h) 讲授与自学相结合 参考书： 研究生教材 陈景榕等编著，金属与合金中的固态相变，冶工版，1997 戚正风编，固态金属中的扩散与相变，机工版，1998 宫秀敏编著，相变理论基础及应用，武汉理工大学出版社，2004 程晓农等编著，材料固态相变与扩散，化工版，2006 5、学习方法与主要参考书 英文教材 Porter D A, Easterling K E. Phase transformations in metals and alloys. Alden Press, Oxford,1981 Christian J W. The theory of transformations in metals and alloys. Pergamn Press, Oxford, 1975 Rao C N R, Rao K J. Phase transitions in solids. Great Britain,1978 R W Cahn 等主编，刘治国译。材料科学与技术丛书：第5卷相变，科学出版社，1998 典型专著 徐祖耀著，相变原理，科学出版社，2000 冯端著，金属物理学（第2卷，相变），科学出版社，1998 肖纪美编，合金相与相变，冶金工业出版社，2004 邓永瑞编著，固态相变，