(材料科学基础课件)第九章材料的亚稳态.ppt

等温转变马氏体的动力学符合C曲线 变温转变马氏体的动力学符合e指数关系 马氏体的形核(略)： 经典形核理论； 软模形核理论 4）热弹性马氏体与形状记忆效应： 热弹性马氏体特点： 1) 相变驱动力小，热滞小，即As-Ms小； 2) 相界面能作正逆运动； 3) 形状应变为弹性协作； 4) 应力弹性与热弹性的不同，只是用应力的变化代替了温度的变化，马氏体表示出类似特性。 热弹性马氏体相变 形成马氏体的临界应力与温度关系示意图 马氏体同母相间界面的移动体现为马氏体本身的长大和收缩，即两者均以相界移动的方式产生形变，这种界面的反向移动容易实现原来位相的完全恢复，而产生形状记忆效应。 自协作马氏体群无宏观形状变化 形状记忆效应 (a)单程(b)双程 9.4.3贝氏体转变 贝氏体：是在过冷母相中经中温转变形成的亚稳相 材料冷却时典型的等温转变曲线 贝氏体转变特点： 变温转变 形态与转变温度有关。上贝氏体，铁素体呈板条状；下贝氏体，铁素体呈片状。 贝氏体转变是碳原子扩散而铁原子不扩散的半扩散型相变(争议) 转变是一个形核与长大过程 转变按切变方式进行(争议)。 固态直接形成法 机械合金化： 热力学条件---组元具有负的混合焓 动力学条件---组元在对方晶格中有较高的扩散速率 思考： 右图中形成化合物AmBn与非晶的热力学与动力学原因 对于非晶自由能A-B混合物?或 A-B固溶体?1、?2的合金系，形成条件在于： 大的原子半径差； 难以形成金属间化合物； 高能球磨提供高能量的晶体缺陷； 晶粒细化形成大面积高能晶界； A、B组元彼此在晶界扩散形成复合纳米晶； 以上条件破坏晶态导致整体非晶化。 机械研磨： 热力学条件：研磨过程中不断向晶体内部输入能量，形成高密度晶体缺陷，导致： Gc+?GDGA 其中：Gc为晶态自由能； ?GD为晶体缺陷能量； GA为非晶态自由能； 思考： 右图中CoZr非晶态的形成条件 9.3.2非晶态的结构 非晶结构不同于晶体结构，它既不能取一个晶胞为代表，且其周围环境也是变化的，故测定和描述非晶结构均属难题，只能统计性地表达之。 在非晶态合金中异类原子的分布也不是完全无序的，如B－B＄近邻原子对就不存在，故实际上非晶合金仍具有一定程度的化学序。 径向分布函数：G(r)=4?r[?(r)-?0] 图9.24 9.3.3非晶合金的性能 1．力学性能 非晶合金的力学性能主要表现为高强度和高断裂韧性非晶合金的强度与组元类型有关，金属一类金属型的强度高（如Fe80B20非晶），而金属一金属型则低一些（如Cu50Zr50非晶）。非晶合金的塑性较低，在拉伸时小于l％，但在压缩、弯曲时有较好塑性，压缩塑性可达40 ％，非晶合金薄带弯达180o也不断裂。 2．物理性能 非晶合金一般具有高的电阻率和小的电阻温度系数前非晶合金最令人注目的是其优良的磁学性能，包括软磁性能和硬磁性能。此外，使非晶合金部分晶化后可获得10～20nm尺度的极细晶粒，因而细化磁畴，产生更好的高频软磁性能。有些非晶合金具有很好的硬磁性能，其磁化强度、剩磁、矫顽力、磁能积都很高，例如 Nd－Fe－B非晶合金经部分晶化处理后（14～50nm尺寸晶粒）达到目前永磁合金的最高磁能积值，是重要的永磁材料。 3．化学性能 许多非晶态合金具有极佳的抗腐蚀性，这是由于其结构的均匀性，不存在晶界、位错、沉淀相。以及在凝固结晶过程产生的成分偏析等能导致局部电化学腐蚀的因素。 9.4固态相变形成的亚稳相 亚稳相的形成：固态相变时原子扩散速率低，且两相间存在应变能和界面能，故在较短相变时间内很难达到平衡状态，而是通过非平衡转变形成亚稳相，且因形成时条件的不同，可能有不同的过渡相。过渡相从热力学来说不利，但从动力学来说有利，也是减小相变阻力的重要途径之一。 9.4.1固溶体脱溶分解产物 能发生脱溶转变的相图 1.脱溶条件 固溶体的溶解度随着温度降低而减小 原子在析出温度下具有足够的扩散能力 固溶体处于过饱和状态。 2.分类 脱溶 按脱溶条件 按脱溶组织 非平衡脱溶 平衡脱溶 自然时效 人工时效 连续脱溶 不连续脱溶－局部脱溶 均匀脱溶 不均匀脱溶 2.不连续脱溶 从过饱和固溶体中同时形成饱和的?固溶体与?相,两相耦合生长。饱和的?相和母相之间溶质浓度不连续。不连续脱溶物通常在界面形核。 1.连续脱溶 脱溶过程中邻近脱溶物的母相溶质浓度连续变化。多呈针状或条状，相互按一定交角分布。 成分在S1左侧或S2右侧的合金， ，脱溶分解需克服能垒，以形核－长大方式脱溶； 成分在S1和S2之间的合金， ，脱溶